土星の衛星
土星の衛星の研究は観測機器の精度の向上や、主に写真乾板に代わるデジタル電荷結合素子 (CCD) カメラの導入も大きな手助けとなった。20世紀においては、フェーベはそれまで知られていた土星の衛星の中では、他の衛星とは大きく異なった非常に不規則な軌道を描く孤立した衛星であった。2000年に入ると、地上の望遠鏡からの観測で多数の不規則衛星が発見されるようになった。2000年末から始まった3台の中型望遠鏡を使ったサーベイ観測では、土星の赤道面と黄道面から共に大きく傾いており、土星から遠く離れた離心率の大きい軌道を公転している新たな衛星が13個発見された。これらはおそらく、土星の重力によって捕らえられたより大きな天体の破片であると考えられている。2005年、マウナケア天文台で観測を行ったデビッド・C・ジューイットらの研究チームは土星から離れた軌道を公転する新たな12個の不規則衛星の発見を報告し、2006年には、口径 8.2 m のすばる望遠鏡を用いて観測を行ったスコット・S・シェパードらの研究チームによってさらに9個の不規則衛星の発見が報告された。2007年4月にはタルクェク (S/2007 S 1) 、同年5月には S/2007 S 2 および S/2007 S 3 の発見が報告された。
その後、太陽系の外惑星の研究は無人宇宙探査機による探査によって大きな飛躍を遂げた。1980年から1981年にかけて土星を探査したボイジャー計画では、アトラス、プロメテウス、そしてパンドラの3個の衛星が新たに発見され、土星の衛星の総数は17個に増えた。また、ボイジャーによる探査でエピメテウスがヤヌスとは同じ軌道を共有する異なる衛星であることが明確に確認された。1990年には、ボイジャーが撮影したアーカイブ画像から新たにパンが発見された。
2004年の夏に土星に到着した宇宙探査機カッシーニは、最初にミマスとエンケラドゥスの間を公転しているメトネとパレネ、そしてディオネの2番目のトロヤ衛星であるポリデウケスの3つの小さな内衛星を発見した。また、F環内を公転している未確認の疑わしい3つの衛星も観測された。2004年11月、カッシーニの観測結果を調査した科学者らは、土星の環の構造はその内部を公転しているさらにいくつかの衛星の存在を示していると発表したが、その際に目視で新たに確認された衛星はダフニスだけだった。2007年には、カッシーニが撮影した画像から新たにアンテが発見された。2008年、カッシーニによる観測でレアの近くにおける土星の磁気圏の高エネルギー電子の流れに変動があることが判明し、レアの周りに希薄な環(英語版)が存在している兆候である可能性があると報告された。2009年には、G環の中を公転しているムーンレットであるアイガイオンの発見が発表された。同年7月には、B環内を公転する初めてのムーンレットである S/2009 S 1 が発見された。2014年には、A環内で新たな衛星が形成されつつある可能性があると報告された(関連画像)。
ムーンレットはおそらく、より大型の衛星の分裂によって形成されたと考えられている。 A環内には、大きさが 0.8 km を超えるプロペラ構造が7,000個から8,000個、0.25 km を超えるものは数百万個含まれていると推定されている。2014年4月、アメリカ航空宇宙局 (NASA) の科学者らは、A環内にて新たな衛星が形成されている可能性を報告し、現在の衛星が土星の環の構造が今よりもはるかに巨大だった過去に同様の過程で形成された可能性があることを示唆した。
同様のムーンレットはF環内にも存在している可能性がある。ここでは「ジェット」状の物質構造がみられ、これは近くを公転している衛星プロメテウスからの摂動効果によって引き起こされた、ムーンレットとF環のコア部分の衝突により形成されたものである可能性があるとされている。F環を公転している最大のムーンレットの一つが、まだ衛星としてははっきり確認されていない S/2004 S 6 である可能性がある。F環には、環のコア付近を周回する直径約 1 km のさらに小さなムーンレットから生じると考えられる、「ファン」と呼ばれる一時的な構造もみられる。
最近発見された衛星の1つであるアイガイオンは、G環にあるアークと呼ばれる明るい円弧部分の中に存在しており、ミマスとは7:6の平均運動共鳴の状態にある。これは、アイガイオンが土星の周りを7周公転する間に、ミマスはちょうど6周公転することを意味する。アイガイオンは、この環の中において構成物質である塵の最大の発生源となっている。
この接近観測中に、カッシーニは表面全体のほぼ 90% の地図を作成することに成功した。フェーベはほぼ球形の形状をしており、約 1.6 g/cmという比較的大きな密度を持っている。カッシーニが撮影した画像からは、多数の衝突による傷跡が残った暗い表面を持つことが明らかになり、直径 10 kmを超えるクレーターは約130個存在していることが判明した。このような天体衝突が発生することにより、フェーベの破片が土星の周回軌道上に放出された可能性がある。そのうちの一つである可能性があるのが S/2006 S 20 であり、その軌道はフェーベによく似ている。分光測定により、表面は水の氷、二酸化炭素、フィロケイ酸塩鉱物、有機物、そしておそらく鉄を含む鉱物から構成されていることが示された。フェーベはエッジワース・カイパーベルトに起源を持つケンタウルス族天体が土星の重力により捕獲されて衛星になったと考えられている。またフェーベは、イアペトゥスの公転方向に対して先行する側の半球の表面を暗くさせる物質、そして土星最大の環(フェーベ環)の構造を形成する物質の供給源としても機能している。