Den kosmiska hackordningen i yttre solsystemet skrivs om

Långt ute i solsystemets avlägsna regioner pågår något som på nytt ifrågasätter gasgiganterna inbördes hierarki. Tack vare en rad extremt noggranna observationer har antalet kända månar ökat dramatiskt, och Saturn bygger nu upp ett imponerande försprång framför Jupiter.

Små, nästan osynliga objekt i omloppsbana kring Saturn och Jupiter håller på att förändra de officiella statistiken. För varje framsteg inom observationsteknik upptäcker forskarna nya minuskula himlakroppar som hittills undgått upptäckt.

15 nya månar upptäckta: 4 vid Jupiter och 11 vid Saturn

Astronomer har identifierat ytterligare en grupp små naturliga satelliter i närheten av de två största gasplaneterna. Sammanlagt rör det sig om 15 nya månar – 4 vid Jupiter och 11 vid Saturn. Detta är inte de spektakulära isvärldar vi känner från rymdsondernas fotografier, utan istället extremt små, svagt lysande fragment av sten och is.

Varje nyupptäckt objekt har en diameter på cirka 3 kilometer – ungefär lika stort som en mindre stad. I kosmisk skala är ljusstyrkan mycket svag och ligger i intervallet 25–27 magnituder. Som jämförelse kan nämnas att de svagaste stjärnor man kan se med blotta ögat från en mörk plats på jorden har en ljusstyrka på omkring 6 magnituder.

Dessa månar är så svaga att inte ens avancerade amatörteleskop kan registrera dem. Det krävs enorma instrument och upprepade observationssessioner. Med dessa objekt inräknade har det totala antalet kända månar i solsystemet nu nått 442. Detta tal är långtifrån slutgiltigt – med varje förbättring av observationstekniken hittar astronomerna nya minuskula objekt som tidigare gått under radarn.

Teleskopens gränser: så jagas extremt svaga objekt

Jupiters nya månar fångades bland annat med två kraftfulla markbaserade teleskop: det 6,5 meter stora Magellan-Baade i Chile och det 8 meter stora Subaru på Hawaii. Just deras enorma speglar gör det möjligt att fånga tillräckligt med ljus för att överhuvudtaget registrera så svaga punkter på himlen.

Processen bygger inte på en enda bild. Forskarna tar långa serier av fotografier med tidsintervaller emellan och jämför dem sedan för att hitta objekt som rör sig svagt i förhållande till stjärnbakgrunden. Rörelsen är mycket långsam eftersom avstånden från planeterna är enorma, men avancerade algoritmer lyckas ändå fånga den.

Först tas djupa bilder av det aktuella himmelsområdet
Därefter jämför en dator bilderna och registrerar punkter som har ändrat position
Sedan verifieras om rörelsebanan antyder en gravitationell bindning till en bestämd planet
Först efter månaders kontinuerlig övervakning av banan tilldelas objektet status som måne
Forskare från Minor Planet Center publicerar därefter en bekräftelse i vetenskapliga bulletiner
Hela processen kan ta flera år innan ett objekt officiellt godkänns

Denna mödosamma process förklarar varför antalet månar ökar i språng – nya observationsserier kan på en gång avslöja hela grupper av liknande objekt samlade på avlägsna, oregelbundna banor. Forskarna måste dessutom utesluta möjligheten att det rör sig om en asteroid eller rymdskrot.

Saturn drar ifrån Jupiter i klassificeringen

Tack vare de nya bekräftelserna har Saturn nu 285 kända månar. Jupiter, trots sin massa och rykte som ”planeternas konung”, har stannat vid 101. Skillnaden är enorm och fortsätter att växa.

De aktuella siffrorna visar att Saturn har nästan tre gånger så många kända månar som Jupiter. Det är en markant förändring jämfört med den tidigare bilden, där Jupiter betraktades som den absoluta ledaren. I de officiella statistiken räknas endast objekt som rapporterats in och bekräftats av specialiserade institutioner, däribland Minor Planet Center, som publicerar relevanta cirkulär, de så kallade MPEC. Det är just i sådana bulletiner som de senaste tilläggen vid båda planeterna har beskrivits.

Den samlade bilden av månlandskapet i solsystemet ser idag ut så här:

Saturnus: 285 kända månar
Jupiter: 101 kända månar
Uranus: 28 kända månar
Neptunus: 16 kända månar
Mars: 2 små månar, Phobos och Deimos
Jorden: 1 stor måne
Venus och Merkurius: inga månar

Skillnaderna är extrema. På ena sidan har vi Saturnus, omgiven av en hel svärm av små satelliter, och på andra sidan jorden med en stor måne och Mars med två minuskula, oregelbundna månar.

Varför har Saturnus så många små månar?

Saturnus befinner sig längre från solen än Jupiter och kretsar i ett område där den primordiala materialtätheten var något annorlunda. Runt planeten breder sig ett välutvecklat system av ringar och bälten av is- och stenrester, vilket hjälper till att ”fånga” mindre objekt i gravitationens grepp.

Många astronomer menar att en stor del av de minsta satelliterna är rester av en gång större himlakroppar. De kan ha slitits sönder till följd av kollisioner eller täta förbiflygningar och har sedan blivit till moln av fragment, varav en del har stabiliserats på oregelbundna banor. Ju starkare ett gravitationsfält är, och ju mer fritt material som finns i planetens omgivningar, desto större är chansen att ett välutvecklat system av små månar uppstår.

Ur ett astrofysiskt perspektiv är dessa objekt fascinerande eftersom de gömmer ”frusen” information om det unga solsystemet. Deras sammansättning, form och banfördelning hjälper till att rekonstruera förloppet av gamla kollisioner och planetmigrationer. Forskarna antar att vissa månar ursprungligen kan ha tillhört andra objekt – till exempel från Kuiperbältet.

Ett litet team bakom hundratals månar

I motsats till vad man kanske skulle förvänta sig står det inte ett gigantiskt konsortium bakom en stor del av de senaste framgångarna, utan snarare en grupp av några få högt specialiserade forskare. Vetenskapsmedia lyfter särskilt fram duon Scott Sheppard och Edward Ashton, som oberoende av varandra har bidragit till upptäckten av dussintals av dessa små himlakroppar.

Forskare från Carnegie Institution for Science i Washington och University of British Columbia i Kanada har i åratal ägnat sig åt systematiskt arbete med observationer av solsystemets yttre regioner. Deras tålamod och precision ger resultat som förändrar vår förståelse av planetariska system. De stöds dessutom av internationellt samarbete med andra observatorier i Chile, på Hawaii och på andra platser med optimala observationsförhållanden.