土星の衛星と環

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土星の衛星と環(どせいのえいせいとわ)では、土星衛星について述べる。

2009年10月までに、土星には64個の衛星(うち3個は不確実)および12本の環(不確実)と6本の隙間が発見されており、2009年5月までに衛星のうち53個が命名されている。

衛星[編集]

発見[編集]

土星の衛星は、地上観測により19世紀までに9個が発見されていたが、その他の多くの衛星が発見されたのはごく最近である。なお、1861年ヘルマン・ゴルトシュミットキロンを、1905年ウィリアム・ヘンリー・ピッカリングテミスを“発見”したと報告したが、どちらもそれ以降観測されることはなく、幻の衛星となった。

  • 1966年ヤヌスが発見された(少し後にエピメテウスも観測されているが、当時はヤヌスと同一視されていた)。
  • 1980年1981年ボイジャーにより8個の衛星が発見された(エピメテウスを含む。なお、この時は誤認や重複もあったため、仮符号の数と実際の衛星数は一致しない)。
  • 2000年の調査で12個、2003年に更に1個の衛星が発見された。
  • 2004年夏、カッシーニの観測によりさらに3個の衛星が発見された。F環の中で見つかった3個の衛星「かもしれない」ものを含めれば、衛星数はこの時点で37個に増加した。
  • 2004年11月16日、カッシーニ計画の科学者たちは土星の環の中に数個の衛星の存在を示唆する構造があると発表した(翌年確認されたダフニスはその一つ)。
  • 2005年5月3日アメリカハワイ大学教授デビッド・C・ジューイット[1]のチームは、ハワイ・マウナケア天文台群にあるすばる望遠鏡(日本)、ジェミニ北望遠鏡(アメリカ、イギリス、カナダ、アルゼンチン、オーストラリア、ブラジル、チリ)などを用いた観測により、小さな衛星(推定直径は3 - 7km)をまとめて12個発見したと発表した。これらのうち11個は他の主要な土星の衛星の軌道と逆行して公転しているが、もともと小惑星などが土星の重力に捕らえられたものと考えられている。
  • 2005年5月10日アメリカ航空宇宙局 (NASA) は、土星探査機カッシーニが土星の環にある「キーラーの間隙」を撮影した写真の中から、新たな衛星(直径約7km)を発見したと発表した[2][3]
  • 2006年7月7日、ハワイ大学のジューイットらの研究チームは、すばる望遠鏡を用いて新たな衛星を9個発見したと発表。
  • 2006年9月20日、NASA は、カッシーニの観測により、F環とG環の間に新たに環がある事が確認されたと発表。
  • 2007年4月から7月にかけて、計4個の衛星の発見が報告された。
  • 2009年3月3日、NASA は、2008年8月15日にカッシーニがG環にある弧状環を撮影した画像の分析中に新たな衛星を発見したと発表。推定される直径は約500m[4][5][6]

内側の衛星群はギリシア神話ティーターン(巨神族)やギガース(巨人族)にちなんで命名されている。外側の衛星群では、逆行しているものは北欧神話離心率の大きなものはガリア人の神話、それ以外はイヌイットの神話にちなんだ命名がされている。

分類[編集]

一部、境界が曖昧な点があるが土星の衛星は8群に分けることができる。

羊飼い衛星[編集]

羊飼い衛星は 土星の環の周囲、又は間隙の中を周回し、その重力によって土星の環の内外縁や間隙、空隙を維持しているものと考えられている。

この群にはパンダフニスアトラスプロメテウスパンドラが属する。

調査中の衛星[編集]

S/2004 S 3S/2004 S 4S/2004 S 6 は衛星かF環の一部か現在調査中であり、確定済み衛星数には含まれていない。

共有軌道衛星[編集]

ヤヌスとエピメテウスの軌道

ヤヌスとエピメテウスは共有軌道衛星である。両者ともほぼ同じ衛星の直径を持ち、数キロメートルしか差のない軌道を公転している。公転周期の差により両者の衛星の距離は次第に近づいていくが、衝突はせずにある位置関係で、引力の相互作用により約4年毎に互いの軌道を交換する。詳細はエピメテウスの項目を参照。

内大衛星群[編集]

内側の大衛星群はE環の内側に軌道を持つ。

この群にはミマスエンケラドゥステティスディオネが属する。

アルキオニデス(副群?)[編集]

内大衛星群の中にある小衛星のグループ。アイガイオンメトネアンテパレネの4個が発見されている。

トロヤ衛星[編集]

トロヤ衛星はもう一種の共有軌道である。先述の共有軌道と同じく土星系特有であり、2009年現在、他の惑星系の衛星には同様の衛星軌道は見つかっていない。

小惑星のトロヤ群と同じように、テティスにはテレストカリプソが、ディオネにはヘレネポリデウケスが各大衛星の前後に60°離れたラグランジュ点にそれぞれ一つずつ存在し、土星を周回している。

外大衛星群[編集]

土星の最大級の衛星はE環の外側を周回し、別個の衛星群として考える事ができる。

この群にはレアタイタンヒペリオン(他と比較すると少々小さく、自転や形状がかなり不規則である)、イアペトゥスが属する。

不規則衛星[編集]

土星の不規則衛星

内軌道の5群の正規衛星と比較し、外軌道の3群は全て軌道が特殊である。小惑星太陽系外縁天体等の土星系外の天体が捕獲されたとの説もある。

右図は土星の不規則衛星の軌道をグラフに表したものである。Y軸に軌道の傾斜角を単位度で表す。グラフの上部が順行、下部が逆行衛星である。X軸は土星からの距離を表し、土星のヒル球(土星重力圏)の範囲(直径65Gm以内)を示す。各衛星の線は近土点距離、遠土点距離を結んだもので、線の長さが概ね離心率を表す。

名称の確定している衛星は黄色、仮名称の衛星は白、2005年以降に発表された衛星は灰色で示す。

イヌイット群[編集]

イヌイット群は順行軌道を持ち、各軌道要素が充分類似している(低離心率、高(40 - 50度)軌道傾斜角)衛星からなる群である。

この群にはキビウクイジラクパーリアクシャルナクタルクェクが属する。

北欧群[編集]

北欧群は土星の外周部を公転する逆行軌道を持つ衛星群である。

この群にはフェーベグレイプヤールンサクサムンディルファリスットゥングルハティスリュムルエーギルフェンリルスルトユミルロゲフォルニョート。他に仮符号の衛星としてS/2004 S 13S/2004 S 17S/2004 S 12S/2004 S 7などがある。他に後述のスカジ群、ナルヴィ群を含む。

スカジ群とナルヴィ群(副群)[編集]

スカジ群とナルヴィ群は単独の群ではなく、北欧群の中にある比較的軌道傾斜角の大きい衛星群(副群)である。2006年の新発見の衛星をあわせて軌道要素ごとに比較しても、特に軌道傾斜角において差が大きいようである。

スカジ群にはスカジスコルヒュロッキンS/2006 S 1ベルゲルミルファールバウティS/2006 S 3カーリが属する。

ナルヴィ群は他の逆行衛星と比較しても傾斜角が大きく(黄道面から140度程度、土星の赤道面から110度程度)、スカジ群とは別に扱われている。ナルヴィベストラが属する。

ガリア群[編集]

ガリア群は順行軌道を持ち、各軌道要素が充分類似している(高離心率、中(35度)軌道傾斜角)4つの衛星からなる群である。

この群にはアルビオリックスベビォンエリアポタルヴォスが属する。

[編集]

土星の環の全体写真。2006年9月15日、カッシーニにより撮影

2009年10月現在、12本の環が確認されている。地球からは、A, B, Cの環だけが目視することができる。

2006年9月15日に撮影された写真の解像によって同20日に見つかった環は、一つはF環とG環の間、一つはE環より外側にあり、それぞれ小さな衛星の軌道とほぼ一致している。

2009年10月7日にNASAが存在を発表した12本目の環は、土星表面から約600万から1200万kmの空間に広がり[7][8]、幅は約600万kmであり、太陽系で最大の環である。密度が小さいため、地球から肉眼で見ることはできないが、仮に見ることができれば満月の倍の大きさに見える[9]

また、環には "division" または "gap" と呼ばれる隙間が6本見つかっている。division, gap のどちらも、日本語では「間隙」または「空隙」と区別なく訳されているので、以下、本項目では "division" を「間隙」、"gap" を「空隙」とした。間隙や空隙の中に、大きな衛星との軌道共鳴によって「リングレット」と呼ばれるごくかすかな環ができていることもある。

土星の環の構造。2007年5月9日、カッシーニにより撮影


2012年に、F環から氷の粒が引きずり出されて、細長い尾のように見える「ミニジェット」が多数発見された[10]

一覧表[編集]

土星の衛星と環
名前 直径/幅
(km)
質量
(kg)
軌道
傾斜角
(度)
離心率 平均
軌道半径
(km)
公転周期
(日)
発見
(年)
位置
(D環) 7,500   67,000 - 74,500   1969  
(C環) 17,500 74,500 - 92,000 1850
(クーロンの空隙) 100 77,800  ?
(タイタン・リングレット)  ? 77,800
(マックスウェルの空隙) 270 87,500 1981
(B環) 25,500 92,000 - 117,500 1655
S/2009 S 1 ~0.3 <1011 ~0 ~0 117,000 0.47 2009 B環
(ホイヘンスの空隙) 285 - 440   117,680?    ?  
(カッシーニの間隙) 4,700 117,500 - 122,200 1675
(A環) 14,600 122,200 - 136,800 1655
(エンケの間隙) 325 133,570 1837
XVIII パン 30
(35 × 35 × 23)(11)
2.7 ×1015 0.001 ~0.0003 133,584 0.57505(1) 1990 エンケの間隙
(キーラーの空隙) 35   136,530   1981  
XXXV ダフニス ~7  ? ~0 0.00 136,505(8) 0.59408(1) 2005 キーラーの空隙
(R/2004 S 1)  ?   137,630   2004  
XV アトラス 31
(46 × 38 × 19)(11)
1.1 ×1016 0.003 0.000 137,670 0.60169(1) 1980 A環外側の羊飼い衛星
(R/2004 S 2)  ?   138,900   2004  
XVI プロメテウス 86
(119 × 87 × 61)(11)
3.3 ×1017 0.008 0.0024 139,380 0.61299(1) 1980 F環内側の羊飼い衛星
S/2004 S 6(2) ~5   140,130 0.61801 2004
S/2004 S 4(2) ~5 ~140,100 0.619(1) 2004
(F環) 30~500 140,210   1981  
S/2004 S 3(2)? ~5 ~140,300 ~0.62 2004 F環外側の羊飼い衛星
XVII パンドラ 80
(103 × 79 × 64)(11)
1.94 ×1017 0.050 0.0042 141,720 (3) 0.62850(7) 1980
(ヤヌス / エピメテウス環) 5,000   149,000 - 154,000   2006  
XI エピメテウス 113
(135 × 108 × 105)(11)
5.35 ×1017 0.335 0.009 151,422(7) 0.69433(1) 1980 共有軌道
X ヤヌス 179
(193 × 173 × 137)(11)
1.98 ×1018 0.165 0.007 151,472(7) 0.69466(1) 1966
(G環) 8,000   165,800 - 173,800   1981  
LIII アイガイオン[4][11] 0.5  ? 0.001 0.0002 167,500 0.80812 2008 アルキオニデス
(E環) 300,000   180,000 - 480,000   1981  
I ミマス 397
(415 × 394 × 381)(12)
3.84 ×1019 1.566 0.0202 185,404(3) 0.942422(4) 1789 内大衛星群
XXXII メトネ 3  ? 0.007 0.001 194,440 1.00957(1) 2004 アルキオニデス
XLIX アンテ ~2  ? 0.1 0.001 197,700 1.03650 2007
(パレネ環) 2,500   211,000 - 213,500   2006  
XXXIII パレネ 4  ? 0.181 0.004 212,280 1.15375(1) 2004 アルキオニデス
II エンケラドゥス 504
(513 × 503 × 497)(12)
1.08 ×1020 0.010 0.0045 237,950(3) 1.370218(4) 1789 内大衛星群
(E環内)
III テティス 1,066
(1,081 × 1,062 × 1,055)(12)
6.176 ×1020 0.168 0.00 294,619(3) 1.887802(4) 1684 内大衛星群
XIII テレスト 24
(29 × 22 × 20)(11)
 ? 1.158 0.00 1980 テティスのトロヤ衛星
XIV カリプソ 21
(30 × 23 × 14)(11)
 ? 1.473 0.000 1980
IV ディオネ 1,123
(1,128 × 1,122 × 1,121)(12)
1.096 ×1021 0.002 0.0022 377,396(3) 2.736915(4) 1684 内大衛星群
XII ヘレネ 33
(36 × 32 × 30)
 ? 0.212 0.0022 1980 ディオネのトロヤ衛星
XXXIV ポリデウケス 13  ? 0.177 0.0182 2004
V レア 1,529
(1,535 × 1,525 × 1,526)(12)
2.3166 ×1021 0.327 0.0012583 527,108(5) 4.518212(5) 1672 外大衛星群
VI タイタン 5,151 1.345 ×1023 1.634 0.028880 1,221,930(3) 15.94542 1655
VII ヒペリオン 292
(370 × 280 × 226)
5.686 ×1018 0.568 0.1230061 1,481,010(3) 21.27661 1848
VIII イアペトゥス 1,472
(1,494 × 1,498 × 1,425)(12)
1.9739 ×1021 7.570 0.0286125 3,560,820 79.3215(1) 1671
(フェーベ環) 9,000,000   4,000,000 - 13,000,000   2009  
XXIV キビウク(9) ~16  ? 49.087 0.156 11,294,800(5) 448.16(5) 2000 イヌイット群
XXII イジラク(9) ~12  ? 50.212 0.343 11,355,316(5) 451.77(5) 2000
IX フェーベ 220
(230 × 220 × 210)
7.2 ×1018 173.047 0.1562415 12,869,700 -545.09 1899 北欧群
XX パーリアク(9) ~22  ? 46.151 0.433 15,103,400(5) 692.98(5) 2000 イヌイット群
XXVII スカジ(9) ~8  ? 149.084 0.246 15,672,500(5) -732.52(4,6) 2000 北欧(スカジ)群
XXVI アルビオリックス(9) ~32  ? 38.042 0.521 16,266,700(5) 774.58(5) 2000 ガリア群
S/2007 S 2 ~6  ? 176.68 0.218 16,560,000 -792.96(5) 2007 北欧群
XXXVII ベビォン(10) ~6  ? 40.484 0.333 17,153,520(5) 838.77(5) 2004 ガリア群
XXVIII エリアポ(9) ~10  ? 38.109 0.534 17,236,900(5) 844.89(5) 2000
XLVII スコル ~6  ? 155.624  ? 17,473,800 -862.37 2006 北欧(ス)群
XXIX シャルナク(9) ~40  ? 45.798 0.479 17,766,600(5) 884.88(5) 2000 イヌイット群
LII タルクェク(13) ~7  ? 49.904 0.1081 17,910,600 894.86(5) 2007
S/2004 S 13(10) ~6  ? 167.379 0.261 18,056,300(5) -905.848(4, 6) 2004 北欧群
LI グレイプ ~6  ? 172.666  ? 18,065,700 -906.56 2006
XLIV ヒュロッキン ~8  ? 153.272  ? 18,168,300 -914.29 2006 北欧(ス)群
L ヤールンサクサ ~6  ? 162.861  ? 18,556,900 -943.78 2006 北欧群
XXI タルヴォス(9) ~15  ? 34.679 0.547 18,562,800(5) 944.23(5) 2000 ガリア群
XXV ムンディルファリ(9) ~7  ? 169.378 0.198 18,725,800(5) -956.70(4,6) 2000 北欧群
S/2006 S 1 ~6  ? 154.232  ? 18,930,200 -972.41 2006 北欧(ス)群
S/2004 S 17(10) ~4  ? 166.881 0.226 19,099,200(5) -985.45(4, 6) 2004 北欧群
XXXVIII ベルゲルミル(10) ~6  ? 157.384 0.152 19,104,000(5) -985.83(4,6) 2004 北欧(ス)群
XXXI ナルヴィ ~7  ? 137.292 0.320 19,395,200(5) -1,008.45(4, 6) 2003 北欧(ナルヴィ)群
XXIII スットゥングル(9) ~7  ? 174.321 0.131 19,579,000(5) -1,022.82(4, 6) 2000 北欧群
XLIII ハティ(10) ~6  ? 163.131 0.291 19,709,300(5) -1,033.05(4, 6) 2004
S/2004 S 12(10) ~5  ? 164.042 0.396 19,905,900(5) -1,048.54(4, 6) 2004
XL ファールバウティ(10) ~5  ? 158.361 0.209 19,984,800(5) -1,054.78(4, 6) 2004 北欧(ス)群
XXX スリュムル(9) ~7  ? 174.524 0.453 20,278,100(5) -1,078.09(4, 6) 2000 北欧群
XXXVI エーギル(10) ~6  ? 167.425 0.237 20,482,900(5) -1,094.46(4, 6) 2004
S/2007 S 3 ~5  ? 177.22 0.130 20,518,500 ~-1,100(5) 2007
XXXIX ベストラ(10) ~7  ? 147.395 0.772 20,570,000(5) -1,101.45(4, 6) 2004 北欧(ナ)群
S/2004 S 7(10) ~6  ? 165.596 0.554 20,576,700(5) -1,101.99(4, 6) 2004 北欧群
S/2006 S 3 ~6  ? 150.817  ? 21,076,300 -1,142.37 2006 北欧(ス)群
XLI フェンリル(10) ~4  ? 162.832 0.131 21,930,644(5) -1,212.53(4, 6) 2004 北欧群
XLVIII スルト ~6  ? 166.918  ? 22,288,916 -1,242.36 2006
XLV カーリ ~7  ? 148.384  ? 22,321,200 -1,245.06 2006 北欧(ス)群
XIX ユミル(9) ~18  ? 172.143 0.358 22,429,673(5) -1,254.15(4, 6) 2000 北欧群
XLVI ロゲ ~6  ? 166.539  ? 22,984,322 -1,300.95 2006
XLII フォルニョート(10) ~6  ? 167.886 0.186 24,504,879(5) -1,432.16(4,6) 2004
  • (1) IAU-MPC(国際天文学連合小惑星センター)が提供する衛星位置推算表のμ値を用いて軌道長半径から計算した。
  • (2) 実際の衛星なのか、単にF環の濃い部分なのか未確定。
  • (3) IAU-MPC が提供する衛星位置推算表のμ値を用いて公転周期から計算した。
  • (4) NASA の発表による[12]
  • (5) IAU-MPC が提供する衛星位置推算表による[13]
  • (6) マイナスの公転周期は土星の自転に対する逆行軌道を示す。
  • (7) NASA-JPL(ジェット推進研究所)の発表による[14]
  • (8) カッシーニの観測結果による[15]
  • (9) 2005年5月の時点で日本語読みが確定していない。
  • (10) ジューイットのチームが発見した衛星。
  • (11) カッシーニの観測結果による[16]
  • (12) カッシーニの観測結果による[17]
  • (13) 『小惑星回報』 による[18]

関連項目[編集]

脚注[編集]

  1. ^ David Jewitt のウェブサイト(ハワイ大学)
  2. ^ 藤原聡美、高森郁哉 「探査機『カッシーニ』、土星の輪の間隙で新衛星を発見」- WIRED.jp
  3. ^ Amit Asaravala "New Moon Hides in Saturn Rings"- the time tv
  4. ^ a b IAU Circular No.9023 (Cassini Imaging Central Laboratory for OPerationS)
  5. ^ 「土星のG環に小さな衛星を発見」- 天文ニュース(アストロアーツ)
  6. ^ Joe Mason "Newfound Moon May Be Source of Outer Saturn Ring"- Mission News (NASA)
  7. ^ 土星にもう一つ超巨大な輪 NASA宇宙望遠鏡で発見”. 朝日新聞 (2009年10月8日). 2009年10月8日閲覧。
  8. ^ 土星に巨大な輪を発見 NASAの宇宙望遠鏡”. 産経新聞 (2009年10月8日). 2009年10月8日閲覧。
  9. ^ “土星に超巨大な輪あった、赤外線観測で発見”. YOMIURI ONLINE (読売新聞社). (2009年10月9日). http://www.yomiuri.co.jp/space/news/20091008-OYT1T01277.htm 2009年10月9日閲覧。 
  10. ^ 土星のF環に現れる「氷のミニジェット」
  11. ^ 土星の新衛星、名前は「Aegaeon」に
  12. ^ [1]
  13. ^ "Natural Satellites Ephemeris Service"- IAU:MPC
  14. ^ "Saturn: Moons", Solar System Exploration (NASA:JPL)
  15. ^ Preston Dyches "Cassini Finds New Saturn Moon That Makes Waves"- Mission News (NASA)
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