Saturns måner

Saturns måner er en gruppe på minst 82 måner som går i bane rundt planeten Saturn.  53 av disse har fått navn. Månene varierer i størrelse fra under 1 km i diameter til den enorme Titan som er større enn planeten Merkur. 13 av månene har diametere fra 81 km og oppover. Syv måner er store nok til å være ellipsoider (sanne måner) ettersom de har planetmasser. Dette er Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea, Titan og Iapetus. Sortert etter størrelse følger de seks månene Hyperion, Phoebe, Janus, Epimetheus, Prometheus og Pandora. Titan er den nest største månen i solsystemet, med en nitrogenrik atmosfære som ligner jordens og et landskap som inkluderer sjøer av hydrokarboner og nettverk av tørre elver. Enceladus stråler ut jetstrømmer av gass og støv, og kan ha flytende vann under den sørlige polregionen.
24 regulære måner har prograde baner med lav inklinasjon mot Saturns ekvatorplan. De omfatter de syv store månene, fire mindre måner som befinner seg i en trojansk bane med større måner, to ko-orbitale måner, to gjetermåner for Saturns F-ring, en gjetermåne for A-ringen, to måner som går i bane innenfor gapene i Saturns ringer, den relativt store Hyperion som er låst i en resonans med Titan, tre alkynoider mellom de store månene Mimas og Enceladus og to måner som går i baner innenfor G-ringen. De regulære månene er tradisjonelt oppkalt greske titaner og titanesser, eller andre skikkelser forbundet med den mytologiske Saturn.
38 irregulære måner har baner som ligger mye lengre fra Saturn. Med unntak av én, er de små og har høye inklinasjoner. 9 av månene er prograde, mens 29 er retrograde. De er sannsynligvis innfangede småplaneter, eller rester fra oppbrutte legemer som har dannet kollisjonsfamilier etter at de ble innfanget. De blir inndelt i grupper etter baneegenskaper – inuittiske, galliske og norrøne – og navnene er hentet fra de tilhørende mytologiene. Den største irregulære månen er Phoebe, den niende av Saturns måner, som ble oppdaget i 1899.
Objektene i Saturns ringer varierer i størrelse, fra mikroskopiske til flere hundre meter, og går i sin egne baner rundt planeten. Det går en uklar grense mellom månene og disse utallige små, anonyme objektene. Minst 150 småmåner (moonlets) er oppdaget inne i ringene, på grunn av forstyrrelsen de utøver på den omkringliggende materien. Dette antas bare å være et lite utvalg av den totale populasjonen.

Tidlige observasjoner

Før teleskopisk fotografering ble tatt i bruk ble åtte av Saturns måner oppdaget gjennom direkte observasjoner med optiske teleskoper. Saturns største måne, Titan, ble oppdaget i 1655 av Christiaan Huygens som brukte en 57 millimeter objektivlinse på sin egenproduserte refraktor. Tethys, Dione, Rhea og Iapetus (også kalt Sidera Lodoicea) ble oppdaget av Giovanni Cassini mellom 1671 og 1684. Mimas og Enceladus ble oppdaget av William Herschel i 1789. Hyperion ble oppdaget av W.C. Bond, G.P. Bond og William Lassell i 1848.
Bruken av fotografiske plater med lang eksponeringstid gjorde det mulig å oppdage nye måner. Phoebe ble oppdaget på denne måten av W.H. Pickering i 1899. Audouin Dollfus oppdaget Saturns tiende måne i 1966 da ringene ble observert langs kantene nær et jevndøgn. Denne fikk senere navnet Janus. To år senere ble det innsett at observasjonene fra 1966 bare kunne forklares hvis en annen satellitt delte bane med Janus. Dette objektet var Epimetheus, den ellevte månen til Saturn. Den deler bane med Janus og er det eneste kjente eksempelet på ko-orbitaler i solsystemet. I 1980 ble ytterligere tre saturnmåner oppdaget fra bakken og senere bekreftet av Voyager. De er trojanske måner til Dione (Helene) og Tethys (Telesto og Calypso).

Observasjoner ved romfartøyer

Studiet av de ytre planetene ble revolusjonert av ubemannede romsonder. Voyagers ankomst til Saturn i 1980–1981 resulterte i oppdagelsen av tre nye måner – Atlas, Prometheus og Pandora – slik at det totale antallet nå var 17. I tillegg ble Epimetheus bekreftet adskilt fra Janus. I 1990 ble Pan oppdaget på arkiverte Voyager-bilder.
Cassini ankom Saturn sommeren 2004, og oppdaget først tre små indre måner: Methone og Pallene, som befinner seg mellom Mimas og Enceladus, samt den andre Lagrange-månen til Dione, Polydeuces. Den observerte også tre hittil ubekreftede måner i F-ringen. I november 2004 kunngjorde Cassini-forskere at strukturen i Saturns ringer indikerer at mange flere måner går i baner innenfor ringene; bare Daphnis er så langt bekreftet visuelt (2005). I 2007 ble Anthe kunngjort.
I 2008 observerte Cassini en uttømming av energetiske elektroner i Saturns magnetosfære nær Rhea, som kunne tyde på et tynt ringsystem rundt Saturns nest største måne. I mars 2009 ble småmånen Aegaeon rapportert innenfor G-ringen. I juli samme år ble S/2009 S 1, den første småmånen i B-ringen, observert.

Ytre måner

Bedre teleskopteknologi hjalp studiet av Saturns måner, i hovedsak da digitale CCD-enheter erstattet fotografiske plater. Gjennom hele 1900-tallet stod Phoebe alene blant Saturns kjente måner med sin svært uregelmessige baner. Fra 2000 har ytterligere 37 irregulære måner blitt oppdaget med bakkebaserte teleskoper.
En undersøkelse som startet sent i 2000 og som ble gjennomført med tre mellomstore teleskoper, fant tretten nye måner med store, eksentriske baner som er høyt inklinert mot både Saturns ekvator og ekliptikken. De er trolig fragmenter av større legemer som har blitt fanget av Saturns gravitasjonskraft. I 2005 kunngjorde astronomer som brukte Mauna Kea-observatoriene oppdagelsen av ytterligere tolv små ytre måner. I 2006 rapporterte astronomer som brukte Subaru-teleskopet om oppdagelsen av ytterligere ni irregulære måner. I april 2007 ble Tarqeq (S/2007 S 1) kunngjort, og i mai samme år ble S/2007 S 2 og S/2007 S 3 rapportert.

Navn

I 1847 foreslo John Herschel navn som er hentet fra mytologiske skikkelser forbundet med romerske guder for jordbruk og innhøsting, Saturn (likestilles med greske Kronos). De da kjente syv månene ble oppkalt etter titaner og titanesser – brødre og søstre av Saturn. I 1848 foreslo Lassell å kalle Saturns åttende satellitt etter titaneren Hyperion. Den niende (oppdaget 1899) ble oppkalt etter titanessen Phoebe, den tiende (oppdaget 1966) etter guden Janus, den ellevte (oppdaget 1977) etter titaneren Epimethevs, og to måner som ble oppdaget i 1980 etter titanerne Atlas og Prometheus.
Da navnene på titanerne var oppbrukt, ble månene oppkalt etter andre skikkelser fra gresk-romersk mytologi eller gigantene fra andre mytologier. Fire andre måner, oppdaget i 1980, ble oppkalt etter henholdsvis Pandora, havgudinnen Telesto – som var datter av titanere, nymfen Kalypso og amasonen Helene. Den neste månen (oppdaget 1990) ble oppkalt etter daimonen Pan. De irregulære månene (unntatt Phoebe), som ble oppdaget i 2000 og senere, er oppkalt etter inuittiske og galliske guder og norrøne iskjemper.
Asteroidene 55 Pandora, 106 Dione, 577 Rhea, 1809 Prometheus, 1810 Epimetheus og 4450 Pan har samme navn som Saturnmåner. Månen Calypso og asteroiden 53 Kalypso, såvel som månen Helene og asteroiden 101 Helena, hadde samme navn inntil Den internasjonale astronomiske union (IAU) gjorde staveforskjellene permanente.

Banegrupper

Månene deles inn i ti grupper etter baneegenskapene. Mange av dem, slik som Pan og Daphnis, går i bane innenfor Saturns ringsystem og har omløpsperioder som bare er litt lengre enn planetens rotasjonsperiode. De innerste månene og mest regulære satellitter har gjennomsnittlige inklinasjoner som går fra mindre enn en grad til ca. 1,5 grader (unntatt Iapetus som har en inklinasjon på 7,57 grader) og liten eksentrisitet. På den annen side har irregulære måner i de ytterste regionene av Saturns månesystem, spesielt den norrøne gruppe, baneradier på millioner av kilometere og omløpsperioder på flere år. Månene i den norrøne gruppen går også i bane i motsatt retning i forhold til Saturns rotasjon.

Ringmåner

Mot slutten av juli 2009 ble en småmåne oppdaget i B-ringen, 480 km fra den ytre grensen av ringen. Den ble oppdaget ut ifra skyggen den avga, og ble estimert til å være 300 km i diameter. I motsetning til småmåner i A-ringen (se under), fremkaller ikke disse en «propell»-struktur – sannsynligvis på grunn av tettheten av B-ringen.
I 2006 ble fire småmåner funnet på Cassini-bilder av A-ringen. De to større månene Pan og Daphnis i gapet i A-ringen, er tilstrekkelig store til å rydde kontinuerlige gap i ringen. En småmåne kan bare rydde to små, delvise gap – ca. 10 km i diameter, i sin umiddelbare nærhet, og danner en formasjon formet som en flypropell. Småmånene har diametere fra 40–500 meter i diameter, og er for små til å kunne ses direkte.
150 småmåner, som ble oppdaget i 2007, var – med unntak av to utenfor Encke-gapet – begrenset til tre smale striper i A-ringen, mellom 126 750 og 132 000 km fra Saturns sentrum. Hver stripe er ca. tusen kilometer bred – mindre enn 1 % av bredden av Saturns ringer, og er relativt uforstyrret av resonanser med større satellitter. Småmånene ble sannsynligvis dannet av en oppsmuldret større satellitt. Det er anslått at A-ringen inneholder 7–8 000 propellere større enn 0,8 km i størrelse og millioner som er større enn 0,25 km.
Lignende småmåner kan ligge i F-ringen. Jetstrømmer av materialer kan skyldes kollisjoner mellom småmånene og F-ringen, initiert av perturbasjoner fra den nærliggende lille månen Prometheus. En av de største småmånene i F-ringen kan være det foreløpig ubekreftede objektet S/2004 S 6. F-ringen inneholder også forbigående «vifter» som man tror er et resultat av endra mindre måner, på ca. 1 km i diameter, som går i bane nær F-ringens kjerne.
Aegaeon, oppdaget i 2008, ligger innenfor den lyse buen av G-ringen og er fanget i 7:6-resonansen med Mimas. Den fullfører syv omløp rundt Saturn samtidig som Mimas fullfører seks. Månen er den største blant populasjonen av legemer som er kilder til støv i denne ringen.

Ringgjetere

Gjetermåner går i bane innenfor, eller like utenfor, en planets ringsystem, og de former ringene ved å gi dem skarpe kanter og skape mellomrom mellom dem. Saturns gjetermåner er Pan (Encke-gapet), Daphnis (Keller-gapet), Atlas (A-ringen), Prometheus (F-ringen) og Pandora (F-ringen). De ble sannsynligvis dannet sammen med de ko-orbitale månene som følge av akkresjon av det lettsmuldrende ringmaterialet på allerede eksisterende tettere kjerner. Kjernene med størrelser fra en tredjedel til halvparten av dagens måner kan i seg selv være kollisjonsobjekter som ble dannet når et foreldrelegeme fra ringene ble oppløst.

Ko-orbitale

Janus og Epimetheus er ko-orbitale måner, med omtrent samme størrelse – Janus er noe større enn Epitmetheus. Banene har et par kilometers forskjell i store halvakse, tilstrekkelig nært til at månene vil kollidere hvis de skulle passere hverandre. I stedet gjør de gravitasjonelle vekselvirkningene at de bytter bane hvert fjerde år.

Alkyonidene

Tre små måner går i bane mellom Mimas og Enceladus: Methone, Anthe og Pallene. De er oppkalt etter Alkyonidene fra den greske mytologien og er noen av de minste månene i Saturn-systemet. Anthe og Methone innehar svært svake ringbuer langs banene, mens Pallene innehar en komplett ring.

Trojanske måner

Trojanske måner er unike for Saturn-systemet. Et trojansk legeme går i bane ved enten det førende L₄ eller etterslepende L₅-Lagrange-punktet til et mye større objekt, slik som en stor måne eller en planet. Tethys har to trojanske måner – Telesto (førende) og Calypso (etterslepende) – og det samme har Dione – Helene (førende) og Polydeuces (etterslepende). Helene er den klart største trojanske månen, mens Polydeuces er den minste og har den mest kaotiske banen.

Irregulære måner

Irregulære måner er små satellitter med store radier, inklinerte og ofte retrograde baner, antatt å ha blitt innfanget av primærplaneten. De forekommer ofte som kollisjonsfamilier eller grupper. Deres nøyaktige størrelse og albedo er ikke kjent fordi dette ikke kan fastslås med teleskoper. Albedoen er antatt å være lav – rundt 6 % (Phoebe) eller mindre. De har generelt ingen synlige formasjoner og nær-infrarøde spektre domineres av striper av vannabsorpsjon. De er nøytrale eller moderat røde i fargen – lignende C-type, P-type eller D-type-asteroider, men er mye mindre røde enn Kuiperbelteobjekter.

Inuittiske måner

Inuitt-gruppen inkluderer fem prograde, ytre måner som er tilstrekkelig like i avstand fra planeten (186–297 saturnradier), baneinklinasjoner (45–50°) og farge til at de kan betraktes som en gruppe. Gruppen består av månene Ijiraq, Kiviuq, Paaliaq, Siarnaq og Tarqeq. Den største månen er Siarnaq med en estimert størrelse på 40 km.

Galliske måner

Den galliske gruppen er fire prograde, ytre måner som er tilstrekkelig lignende i avstand fra planeten (207–302 saturnradier), baneinklinasjoner (35–40°) og farge til at de kan betraktes som en gruppe. Gruppen består av Albiorix, Bebhionn, Erriapus og Tarvos. Den største er Albiorix med en estimert størrelse på ca. 32 km. Tarvos er per 2009 den fjerneste av Saturns måner som har en prograd bane.

Norrøne måner

Den norrøne gruppen består av 29 retrograde, ytre måner. Disse er Aegir, Bergelmir, Bestla, Farbauti, Fenrir, Fornjot, Greip, Hati, Hyrrokkin, Jarnsaxa, Kari, Loge, Mundilfari, Narvi, Phoebe, Skathi, Skoll, Surtur, Suttungr, Thrymr, Ymir, S/2004 S 7, S/2004 S 12, S/2004 S 13, S/2004 S 17, S/2006 S 1, S/2006 S 3, S/2007 S 2, og S/2007 S 3. Ymir er nest størst, med en estimert diameter på 18 km. Den norrøne gruppen kan bestå av flere mindre undergrupper.
Phoebe er 214 km i diameter og den største av Saturns irregulære måner. Den har en retrograd bane og roterer rundt sin egen akse på 9,3 timer. Phoebe var også den første månen som ble studert i detalj av Cassini i juni 2004. Sonden kartla nærmere 90 % av overflaten. Phoebe har en tilnærmet sfærisk form og en høy tetthet på ca. 1,6 g/cm³. Overflaten er mørk med en rekke nedslagskratre – det finnes ca. 130 kratre med diametere over 10 km. Spektroskopiske målinger viste at overflaten består av vannholdig is, karbondioksid, fyllosilikater, organiske og muligens jernbærende mineraler. Phoebe antas å være et innfanget Kuiperbelteobjekt eller en kentaur. Phoebe er også en kilde for materialer til den største kjente ringen til Saturn, som formørker den førende halvkulen til Iapetus (se over).