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Ode auf die irregulären Monde unseres Sonnensystems

Galaxien, Sterne, Planeten...
Beobachtungen und Physik der Himmelskörper (außer Schwarzen Löchern)
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ralfkannenberg
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Re: Ode auf die irregulären Monde unseres Sonnensystems

Beitrag von ralfkannenberg » 14. Feb 2021, 20:47

Hallo zusammen,

nun schreiben wir das Jahr 1986 und befinden uns zeitlich nach dem Vorbeiflug der beiden Voyager 2-Sonden am Uranus.

Man kennt aktuell:
1 Erdmond
2 Marsmonde
17 Jupitermonde
17 Saturnmonde
15 Uranusmonde
3 Neptunmonde
1 Plutomond

Somit sind nun 56 Monde um Planeten bekannt, der Pluto galt damals ja noch als Planet.

Der Voyager 2 ist dann weiter zum Neptun geflogen, bei dem er im Jahre 1989 ankam. Eine der ersten Überraschungen war, dass der Neptun ein schöner dunkelblauer Planet ist und ähnlich wie der Jupiter einen grösseren Wirbelsturm hat, den "Great Dark Spot".

Mondemässig kannte man den grossen und retrograden Mond Triton, der schon 17 Tage nach dem Planeten selber entdeckt wurde, sowie seit dem Jahre 1949 einen irregulären Mond namens Nereide. Zudem kannte man seit dem Jahre 1983 einen regulären Kleinmond, die Larissa, die zufällig während einer Sternentdeckung entdeckt werden konnte und der grösste reguläre Kleinmond unseres Sonnensystems ist.

Man vermutet, dass der Neptun ein ähnliches Mondsystem wie die anderen grossen Gasplaneten hatte, welches dann aber beim Einfang des grössten bekannten Kuipergürtel-Planetoiden Triton, der grösser als die beiden Zwergplaneten Pluto und Eris ist, zerstört wurde. So kannte man bis wenige Monate vor dem Neptun-Vorbeiflug keinen einzigen regulären (Gross-)Mond um den Neptun, auch wenn es Autoren gibt, die aufgrund der für irreguläre Monde wenig typischen Umlaufbahn die Vermutung geäussert haben, dass es sich bei der Nereide um einen ehemaligen regulären Mond des Neptun handelt. Allerdings stimmt das mit der Grösse auch nicht wirklich gut: für reguläre Monde ist die Nereide zu klein und für einen irregulären Mond ist sie ebenso wie für einen regulären Kleinmond zu gross.

Wollen wir uns nun aber nicht auf Spekulationen einlassen und einfach die Mond-Entdeckungen im Zusammenhang mit dem Vorüberflug des Voyager 2 am Neptun am 25.August 1989 vorstellen.

Am 16.Juni 1989, also gut 2 Monate vor dem Vorbeiflug, wurde ein regulärer (Gross-)Mond um den Neptun entdeckt, der mit gut 400 km Durchmesser etwa so gross wie der innerste reguläre Saturnmond Mimas ist. Das ist der Mond Proteus; seine Umlaufbahn ist vergleichbar mit der Umlaufbahn des innersten regulären (Gross-)Mondes Miranda beim Uranus.

Mit der Entdeckung des Proteus sind nun alle regulären Monde (regulären Gross-Monde) unseres Sonnensystems bekannt.

Ende Juli wurden vom Voyager 2 drei weitere Monde entdeckt, allesamt reguläre Kleinmonde. Der erste von ihnen war die bereits bei einer Sternentdeckung im Jahre 1983 zufällig entdeckte Larissa, die nun also erfolgreich wiedergefunden wurde; die Larissa ist mit fast 200 km Durchmesser der grösste reguläre Mond unseres Sonnensystems. Die beiden anderen neuentdeckten Monde sind der drittgrösste reguläre Kleinmond unseres Sonnensystems, das ist mit etwa 175 km Durchmesser die Galatea sowie der sechstgrösste reguläre Kleinmond unseres Sonnensystems, das ist die fast 160 km grosse Despina, wobei die Despina geringfügig vor der grösseren Galatea entdeckt wurde.

Mit der Entdeckung dieser Monde war auch die Entdeckung aller regulären Kleinmonde unseres Sonnensystems mit über 150 km Durchmesser abgeschlossen; der zweitgrösste reguläre Mond unseres Sonnensystems ist der Saturnmond Janus, der viertgrösste reguläre Mond unseres Sonnensystems ist der Jupitermond Amalthea und der fünftgrösste reguläre Mond unseres Sonnensystems ist der Uranusmond Puck.

Bei der Massenbilanz sieht es allerdings anders aus, da sind drei der vier massereichsten regulären Monde Neptunmonde und Larissa und Galatea liegen da unangefochten an der Spitze, Puck auf Platz 3 und Amalthea und Despina ex aequo auf Platz 4, während der Saturnmond Janus nur auf Platz 6 kommt und fast noch vom zweitgrössten regulären Kleinmond Portia des Uranus massenmässig abgefangen worden wäre. - Mögen diese Auflistungen auf den ersten Blick langweilig aussehen, so stellt man aber unschwer fest, dass die Dichten der regulären Kleinmonde des Uranus und des Neptun deutlich höher sind als die Dichten der regulären Kleinmonde des Jupiter und des Saturn !

Zwei weitere reguläre Kleinmonde des Neptun wurden nach dem Vorbeifug entdeckt, das sind die beiden innersten bekannten regulären Kleinmonde des Neptun, die knapp 100 km grosse Thalassa sowie noch etwas weiter innen die gut 60 km grosse Naiad. Mit der Entdeckung der Thalassa und der Naiad waren nun auch alle regulären Kleinmonde unseres Sonnensystems, die mindestens 40 km gross sind, entdeckt.

Erstaunlich, dass die regulären Kleinmonde des Neptun von innen nach aussen hin immer grösser werden und diese Entwicklung nahtlos zum regulären Mond Protheus übergeht.

24 Jahre später wird dann noch ein weiterer regulärer Kleinmond des Neptun entdeckt werden, der ungefähr 35 km gross ist und dessen Umlaufbahn in Abweichung der zuvor gefundenen Regel zwischen den Umlaufbahnen der Larissa und von Protheus verläuft.


Obgleich der Voyager 2 nun nach seinem beeindruckenden Vorbeiflügen am Jupiter, am Saturn, am Uranus und am Neptun keine weiteren Planeten mehr angeflogen hat, gelang ein Jahr später im Jahre 1990 noch eine weitere nachträgliche Mondentdeckung beim Saturn: theoretischen Überlegungen zufolge sollte sich in der Encke-Lücke der Saturnringe ein Schäferhundmond befinden und tatsächlich gelang es, auf alten Voyager-Aufnahmen diesen Mond nachzuweisen; das ist der prominente "Raviolimond" Pan, der immerhin fast 30 km gross ist.

Damit ist die grosse Ära der Entdeckung der regulären Kleinmonde unseres Sonnensystems abgeschlossen, auch wenn es noch einige wenige weitere solcher Mondentdeckungen in der Zukunft geben wird.

Nun aber wird eine andere Ära eingeläutet, nämlich die Ära der irregulären Kleinmonde unseres Sonnensystems, die sieben Jahre später im Jahr 1997 unter Nutzung der neuen CCD-Technologie beginnen wird und zahlenmässig die bei weitem meisten Mondentdeckungen hervorbringen wird.


Freundliche Grüsse, Ralf


EDIT 15.2.2021, 0:15 Uhr: Link betreffend der Zerstörung des ursprünglichen Neptun-Mondsystems ergänzt: Tritonʼs Evolution with a Primordial Neptunian Satellite System (Raluca Rufu and Robin M. Canup)

EDIT 18.2.2021, 12:47 Uhr: corrigenda: am Uranus ist nur der Voyager 2 vorbeigeflogen

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Re: Ode auf die irregulären Monde unseres Sonnensystems

Beitrag von ralfkannenberg » 19. Feb 2021, 14:32

Hallo zusammen,

nun schreiben wir das Jahr 1990 und befinden uns zeitlich ein Jahr nach dem Vorbeiflug der Voyager 2-Sonde am Neptun. Gerade wurde nach gründlicher Analyse der Voyager-Bilder vom Saturn auch noch der Ravioli-Mond Pan gefunden.

Man kennt aktuell:
1 Erdmond
2 Marsmonde
17 Jupitermonde
18 Saturnmonde
15 Uranusmonde
8 Neptunmonde
1 Plutomond

Somit sind nun 62 Monde um Planeten bekannt, der Pluto galt damals ja noch als Planet.

Damit ist die Ära der Entdeckung der regulären Kleinmonde weitgehend vorbei, auch wenn das Hubble Space Teleskop und die jahrelange Saturnmission Cassini einige wenige weitere reguläre Kleinmond-Entdeckungen zutage fördern wird.

Man mag sich wundern, wie das eigentlich mit der jahrelangen Jupitermission Galileo aussieht und ob diese weitere Jupitermonde entdeckt hat.

Nun, das hat sie nicht – die drei regulären Kleinmonde des Jupiters neben der Amalthea wurden bereits von den Voyager-Sonden bei ihrem Vorbeiflug entdeckt.

Und trotzdem gelang dem Galileo eine Mondentdeckung – es war die 63.Mondentdeckung unseres Sonnensystems und immerhin die erste Mondentdeckung um einen Planetoiden ! Das kam daher, dass die Bahn des Galileo so geführt wurde, dass er an zwei Planetoiden vorbeiflog, nämlich am 29. Oktober 1991 an der (951) Gaspra und fast 2 Jahre später am 28. August 1993 an der (243) Ida. Dabei zeigte sich, dass diese von einem nur 1.4 km grossen Mond umlaufen wird, der einen schönen grossen Krater in seiner Mitte hat und den Namen Dactyl erhielt.

Mittlerweile sind zahlreiche Planetoidenmonde bekannt und es würde den Rahmen dieses Threads bei weitem sprengen, wollten wir auf sie eingehen. Die zweite Mondentdeckung um einen Planetoiden gelang von der Erde aus am 1. November 1998, das ist Petit-Prince, der äussere heute bekannte Mond des Planetoiden (45) Eugenia. Er ist ungefähr 7 km gross und die erste Entdeckung eines Mondes von der Erde aus, der nicht um einen Planeten läuft. Diese Mondentdeckung war die 66. unseres Sonnensystems und ab den nächsten Beiträgen werden wir uns mit der 64. und 65.Mondentdeckung unseres Sonnensystems beschäftigen.


Zahlreiche Kleinkörper unseres Sonnensystems sind Mehrfachsysteme, da gibt es Doppel-Planetoiden ebenso wie Kontakt-Doppelkörper, also zwei Körper, die nicht umeinander kreisen, sondern die sich berühren. Meines Wissens kann man Kontakt-Doppelkörper nur bei Vorbeiflügen von Raumsonden als solche erkennen, das sind beispielsweise der Komet Tschurjumow-Gerassimenko ("Ente"), der von der Raumsonde Rosetta besucht wurde, sowie der Kuipergürtel-Planetoid (486958) Arrokoth ("Schneemann"), der von der Raumsonde New Horizons nach ihrem Pluto-Vorüberflug besucht wurde.

Vermutlich sind solche Mehrfachsysteme ebenso wie Doppelsysteme zweier Körper ähnlicher Masse sowie Kontakt-Doppelkörper etwas ganz normales.


Freundliche Grüsse, Ralf

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Re: Ode auf die irregulären Monde unseres Sonnensystems

Beitrag von ralfkannenberg » 28. Feb 2021, 13:52

Hallo zusammen,

gehen wir zurück in das Jahr 1997; wir befinden uns zeitlich acht Jahre nach dem Vorbeiflug der Voyager 2-Sonde am Neptun (und 1 Jahr vor der Entdeckung des Eunomia-Mondes Petite-Prince). Mittlerweile hat die Raumsonde Galileo auf dem Anflug zum Jupiter, deren Bahn so gelenkt wurde, dass sie an zwei Planetoiden vorbeiflog und dort die ersten Nahaufnahmen von Planetoiden im Hauptgürtel machte, beim Vorbeiflug an der Ida einen kleinen Mond namens Dactyl entdeckt.

Man kennt aktuell:
1 Erdmond
2 Marsmonde
1 Idamond
17 Jupitermonde
18 Saturnmonde
15 Uranusmonde
8 Neptunmonde
1 Plutomond

Somit sind nun 63 Monde unseres Sonnensystems bekannt.

Ich habe eine Wikipediaseite gefunden, in der von weiteren Mond-Entdeckungen im vorliegenden Zeitraum bis Ende 1999 die Rede ist, weitere Details hierzu findet man in der englischen Wikipedia auf dieser Seite. Ich habe das überprüft und bei diesen Mondentdeckungen handelt es sich um erdnahe Planetoiden, anhand deren Lichtkurve man auf einen Mond geschlossen hat.

Üblicherweise bezeichnet man den Idamond Dactyl als erstentdeckten Planetoidenmond und den Eunomiamond Petit-Prince, der etwa 1 Jahr später entdeckt werden wird, als zweitentdeckten Planetoidenmond, und den ersten Planetoidenmond, der von erdbasierten Teleskopen entdeckt wurde. Ich habe mich mit diesem Thema nicht näher beschäftigt, vermute aber, dass man bei diesen unterschiedliche Entdeckungsreihenfolgen unterscheidet, ob ein Mond wie Dactyl und Petite-Prince direkt entdeckt wurde oder indirekt anhand von Lichtkurven entdeckt wurde. Während bei Exoplaneten die indirekte Nachweismethode gang und gäbe ist wird bei Monden in unserem Sonnensystem - zumindest soweit ich das bisher wahrgenommen habe - primär die direkte Methode genutzt, auch wenn per indirekter Methode gefundene Monde natürlich ebenfalls kommuniziert, aber in den üblichen Publikationen nicht weiter beachtet werden.


Bezüglich irregulärer Monde ist der Stand im Jahre 1997 der folgende:

9 irreguläre Jupitermonde, von denen einer verloren ging und im Jahr 2000 wiederentdeckt wurde
1 irregulärer Saturnmond (Phoebe)
kein irregulärer Uranusmond
1 irregulärer Neptunmond (Nereid)

Somit sind bis zum Jahre 1997 insgesamt 11 irreguläre Monde unseres Sonnensystems bekannt. Der letzte von ihnen war bereits im Jahre 1975, also 22 Jahre zuvor, entdeckt worden.


Die 9 irregulären Jupitermonde gruppieren sich in 3 Gruppen, nämlich am innersten die im Jahre 2000 wiederentdeckte Themisto, dann die innere prograde Himalia-/Elara-Gruppe sowie die äussere retrograde Pasiphae-Gruppe, die wiederum in drei Teilgruppen unterteilt wird, wobei noch unklar ist, ob ihr zweitentdecktes und drittgrösstes Mitglied Sinope ebenfalls eine eigene, vierte solche Teilgruppe bildet.

Zur inneren prograden Himalia-/Elara-Gruppe gehören die beiden nach dem irregulären Saturnmond Phoebe nächstentdeckten irregulären Jupitermonde Himalia und Elara sowie die Lysithea und die Leda, zur äusseren retrograden Pasiphae-Gruppe gehören die nur kurze Zeit nach der Himalia und der Elara nächstentdeckten irregulären Jupitermonde Pasiphae und Sinope sowie die Carme und die Ananke.

Wir erinnern uns, dass die drei grössten irreguläre Jupitermonde zusammen 93% der Gesamtmasse aller irregulären Jupitermonde auf sich vereinigen, davon entfallen 80% auf die Himalia, 10% auf die Elara und 3% auf die Pasiphae. Stand 2020 gehören diese drei Monde auch zu den zehn grössten bekannten irregulären Monden unseres Sonnensystems.


Natürlich hat man sich schon damals gewundert, warum man noch keinen irregulären Uranusmond entdeckt hat und es gab auch mehrere Suchprogramme nach solchen irregulären Monden beim Uranus, ebenso wie es Thesen gab, dass der grosse vermutete Protoplaneten-Einschlag, der die Drehachse des Planeten Uranus um über 90° gekippt hat, so dass der Planet quasi auf seiner Bahn rollt, der Grund für die Abwesenheit irregulärer Monde beim Uranus sei.

Zwar sind mögliche irreguläre Monde genügend weit von ihrem Mutterplaneten entfernt, um nicht von diesem überstrahlt zu werden, doch genau das ist auch das Problem: solche Monde wären so weit von ihrem Mutterplaneten entfernt, dass man nicht einfach ein bisschen Beobachtungszeit bekommen und dann mit dem Hubble Space Teleskop nach ihnen suchen kann. Im Fall des Uranus würden sich solche irregulären Monde bis zu 1.5° (Grad !!) vom Uranus entfernt aufhalten, das heisst man müsste eine Fläche am Himmel absuchen, deren Durchmesser so gross wie 3 Erdmond-Durchmesser ist, und das ist mit dem Hubble Space Teleskop In vernünftiger Zeit schlicht nicht möglich.


Freundliche Grüsse, Ralf

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Re: Ode auf die irregulären Monde unseres Sonnensystems

Beitrag von ralfkannenberg » 1. Mär 2021, 21:19

Hallo zusammen,

im Folgenden werde ich mich auf folgende 6 Arbeiten beziehen:

[1] Discovery of two distant irregular moons of Uranus
Autoren: Brett J. Gladman, Philip D. Nicholson, Joseph A. Burns, JJ Kavelaars, Brian G. Marsden, Gareth V. Williams & Warren B. Offutt
Verlag: Nature volume 392, pages 897–899(1998)

[2] The Discovery of Uranus XIX, XX, and XXI
Autoren: B.Gladman, JJ Kavelaars, M.Holman, J-M.Petit, H.Scholl, P.Nicholson, A.Burns
Verlag: Icarus, Volume 147, Issue 1, September 2000, Pages 320-324

[3] Discovery of 12 satellites of Saturn exhibiting orbital clustering
Autoren: Brett Gladman, J. J. Kavelaars, Matthew Holman, Philip D. Nicholson, Joseph A. Burns, Carl W. Hergenrother, Jean-Marc Petit, Brian G. Marsden, Robert Jacobson, William Gray & Tommy Grav
Verlag: Nature volume 412, pages 163–166(2001)

[4] An abundant population of small irregular satellites around Jupiter
Autoren: Scott S. Sheppard & David C. Jewitt
Verlag: Nature volume 423, pages261–263(2003)

[5] The discovery of faint irregular satellites of Uranus
Autoren: J.J.Kavelaars, M.J.Holman, T.Grav, D.Milisavljevic, W.Fraser, B.J.Gladman, J.-M.Petit, P.Rousselot, O.Mousis, P.D.Nicholson
Verlag: Icarus Volume 169, Issue 2, June 2004, Pages 474-481

[6] Discovery of five irregular moons of Neptune
Autoren: Matthew J. Holman, J. J. Kavelaars, Tommy Grav, Brett J. Gladman, Wesley C. Fraser, Dan Milisavljevic, Philip D. Nicholson, Joseph A. Burns, Valerio Carruba, Jean-Marc Petit, Philippe Rousselot, Oliver Mousis, Brian G. Marsden & Robert A. Jacobson
Verlag: Nature volume 430, pages 865–867(2004)


Da bis auf die 4.Arbeit alle diese Arbeiten kostenpflichtig sind, habe ich mich am 4.Februar dieses Jahres bei einem der Autoren, bei Professor Brett Gladman, erkundigt, welche Inhalte ich im Besitz einer permanenten Leselizenz mitteilen darf. Er hat mir noch am selben Tag geantwortet und geschrieben, dass er zwar Autor, aber nicht im Besitz der Rechte auf seine eigenen Arbeiten ist und dass diese Rechte beim Verlag liegen. Er hält es indes für unbedenklich, dass ich - mit Zitierung der Referenz und Angabe des Verlages - die Inhalte zusammenfassend darstelle und auch Abschnitte zitiere, solange ich nicht die ganzen Arbeiten an Dritte weitergebe. Zudem hat er mir für das Interesse an diesen Arbeiten gedankt.


Freundliche Grüsse, Ralf

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