La comète Shoemaker-Levy 9
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 Image de la comète Shoemaker-Levy 9 fragments (total: 21), prise le 17 mai 1994 | |
| Découverte | |
|---|---|
| Découvert par | Carolyn Shoemaker Eugene M. Shoemaker David Levy |
| Date de découverte | 24 mars 1993 |
| Caractéristiques orbitales Un | |
| Inclination | 94,23333 ° |
La comète Shoemaker-Levy 9 ( officiellement désigné D / 1993 F2) était une comète qui se est disloqué et est entré en collision avec Jupiter en Juillet 1994, fournissant la première observation directe d'une collision extraterrestre du système solaire objets. Cela a généré une grande quantité de la couverture dans les médias populaires, et la comète a été étroitement observée par les astronomes du monde entier. La collision a fourni de nouvelles informations sur Jupiter et a souligné son rôle dans la réduction débris spatiaux dans le système solaire interne .
La comète a été découverte par des astronomes Carolyn et Eugene Shoemaker et M. David Levy. Shoemaker-Levy 9, au moment capturé par Jupiter et en orbite, a été localisé dans la nuit du 24 Mars 1993, dans une photographie prise avec les 40 cm (16 po) Télescope de Schmidt à la Palomar Observatory en Californie . Ce était la première comète observée à être en orbite autour d'une planète, et avait probablement été capturé par la planète autour de 20 à 30 ans plus tôt.
Les calculs ont montré que sa forme fragmentée inhabituelle était due à une approche précédente rapproche de Jupiter en Juillet 1992. A cette époque, l'orbite de Shoemaker-Levy 9 passé au sein de Jupiter la limite de Roche , et Jupiter les forces de marée avaient agi de tirer la comète à part. La comète a ensuite été observée comme une série de fragments allant jusqu'à 2 km (1,2 mi) de diamètre. Ces fragments sont entrés en collision avec l'hémisphère sud de Jupiter entre le 16 Juillet et 22 Juillet 1994, à une vitesse d'environ 60 km / s (37 km / s) ou 216000 kilomètres par heure (134000 mph). Les cicatrices de premier plan contre les effets étaient plus facilement visible que le Grande Tache Rouge et ont persisté pendant de nombreux mois.
Découverte
Tout en menant un programme d'observations visant à découvrir objets géocroiseurs, les cordonniers et Levy découvert la comète Shoemaker-Levy 9 sur la nuit du 24 Mars 1993, à une photographie prise avec le 0,4 m (1,3 pi) Télescope de Schmidt à la Palomar Observatory en Californie . La comète était donc un découverte fortuite, mais qui éclipsé rapidement les résultats de leur programme d'observation principale.
La comète Shoemaker-Levy 9 était le neuvième comète périodique (une comète dont la période orbitale est de 200 ans ou moins) découverts par les cordonniers et Levy, d'où son nom. Ce était leur découverte comète onzième global, y compris la découverte de deux comètes non périodiques, qui utilisent une nomenclature différente. La découverte a été annoncée en Circulaire UAI 5725 le 27 Mars 1993.
L'image de découverte a donné la première indication que la comète Shoemaker-Levy 9 était une comète inhabituelle, comme il est apparu pour afficher plusieurs noyaux dans une région allongée d'environ 50 secondes d'arc long et 10 secondes d'arc de large. Brian Marsden du Bureau central des télégrammes astronomiques noter que la comète était seulement environ 4 degrés de Jupiter vu de la Terre, et que tout cela pourrait bien sûr être une ligne d'effet de la vue, de son mouvement apparent dans le ciel a suggéré qu'il était physiquement à proximité du géant planète. Pour cette raison, il a suggéré que les cordonniers et David Levy avaient découvert les fragments d'une comète qui avait été perturbé par de Jupiter la gravité .
Comète Jupiter en orbite
Études orbitales de la nouvelle comète bientôt révélé qu'il était en orbite autour de Jupiter plutôt que le Sun , contrairement à tous les autres comètes connus à l'époque. Son orbite autour de Jupiter a été très faiblement lié, avec une période d'environ 2 ans et un apojove (le point le plus éloigné de l'orbite de la planète) de 0,33 unités astronomiques (49000000 km). Son orbite autour de la planète a été très excentrique (e = 0,9986).
Remontant mouvement orbital de la comète a révélé qu'elle avait été en orbite autour de Jupiter depuis un certain temps. Il semble plus probable qu'il a été capturé à partir d'une orbite solaire dans les années 1970, bien que la capture peut avoir eu lieu dès le milieu des années 1960. Plusieurs autres observateurs ont trouvé des images de la comète en Pré-découverte images obtenues avant le 24 Mars, y compris Kin Endate partir d'une photographie exposée le 15 Mars, S. Otomo le 17 Mars, et une équipe dirigée par Eleanor Helin d'images sur Mars 19. Aucun images Pré-découverte datant de plus tôt que Mars 1993 est trouvé. Avant la comète a été capturé par Jupiter, ce était probablement une comète à courte période avec un aphélie juste à l'intérieur de l'orbite de Jupiter, et un périhélie à l'intérieur ceinture d'astéroïdes.
Le volume de l'espace à l'intérieur duquel un objet peut être dit en orbite de Jupiter est définie par Jupiter Colline sphère (également appelé la sphère Roche). Lorsque la comète passa Jupiter à la fin des années 1960 ou au début des années 1970, il se trouvait près de son aphélie, et se trouve légèrement à l'intérieur de la colline de la sphère de Jupiter. La gravité de Jupiter poussa la comète vers elle. Parce que le mouvement de la comète par rapport à Jupiter était très petite, il est tombé presque droit vers Jupiter, qui est pourquoi il se est retrouvé sur une orbite de Jupiter-centrique de très haute excentricité - ce est-à-dire, l'ellipse était presque aplati.
La comète avait apparemment passé très près de Jupiter le 7 Juillet 1992, un peu plus de 40000 km (25 000 km) au-dessus des sommets des nuages de la planète - une distance inférieure à rayon de Jupiter de 70000 km (43 000 km), et bien à l'intérieur de l'orbite de Jupiter lune la plus Métis et de la planète la limite de Roche , à l'intérieur duquel les forces de marée sont assez forts pour perturber un corps maintenus ensemble uniquement par gravité. Bien que la comète avait approché Jupiter près avant, la rencontre 7 Juillet semblait être de loin le plus proche, et la fragmentation de la comète est censé s'être produit en ce moment. Chaque fragment de la comète a été désigné par une lettre de l' alphabet , de «fragment A" à "fragment W", une pratique déjà établi des comètes observées précédemment défoncées.
Plus excitant pour les astronomes planétaires était que les meilleures solutions orbitales ont suggéré que la comète passerait dans les 45000 km (28 000 mi) du centre de Jupiter, une distance inférieure à rayon de la planète, ce qui signifie qu'il y avait une très forte probabilité que SL9 entrerait en collision avec Jupiter en Juillet 1994. Des études ont suggéré que le train de noyaux serait labourer dans l'atmosphère de Jupiter sur une période d'environ cinq jours.
Prédictions pour la collision
La découverte que la comète était susceptible d'entrer en collision avec Jupiter a causé beaucoup d'excitation au sein de la communauté astronomique et au-delà, que les astronomes ne avaient jamais vu deux corps du système solaire importantes entrent en collision. Études intenses de la comète ont été entreprises, et que son orbite se est établie avec plus de précision, la possibilité d'une collision est devenu une certitude. La collision serait une occasion unique pour les scientifiques de regarder à l'intérieur l'atmosphère de Jupiter, que devaient les collisions à provoquer des éruptions de matière des couches normalement cachés sous les nuages.
Les astronomes ont estimé que les fragments visibles de SL9 variaient de quelques centaines de mètres à deux kilomètres de diamètre, ce qui suggère que la comète d'origine peut avoir eu un noyau jusqu'à 5 km (3,1 km) à travers - un peu plus grandes que la comète Hyakutake , qui sont devenus très lumineux quand il est passé près de la Terre en 1996. Un des grands débats à l'avance de l'impact était de savoir si les effets de l'impact de ces petits corps seraient repérables depuis la Terre, en dehors d'un flash comme ils désintégrées comme géants météores . Autres effets proposés des impacts étaient ondes sismiques voyagent à travers la planète, une augmentation de brume stratosphérique sur la planète en raison de la poussière des impacts, et une augmentation de la masse de la Système de cycle Jovian. Cependant, étant donné que l'observation d'une telle collision était complètement sans précédent, les astronomes ont été prudents avec leurs prédictions de ce que l'événement pourrait révéler.
Impacts
Anticipation a grandi comme la date prévue pour les collisions se approcha, et les astronomes formé télescopes terrestres sur Jupiter. Plusieurs observatoires spatiaux ont fait de même, y compris le télescope spatial Hubble , le ROSAT X-ray observation satellite, et de manière significative la Sonde Galileo, puis sur son chemin à un rendez-vous avec Jupiter prévue pour 1995. Bien que les impacts ont eu lieu sur le côté de Jupiter cachée de la Terre, Galileo, puis à une distance de 1,6 UA de la planète, était en mesure de voir les impacts que ils se sont produits. Rotation rapide de Jupiter a des sites d'impact en vue pour les observateurs terrestres quelques minutes après les collisions.
Deux autres satellites ont fait des observations au moment de l'impact: la Ulysses engin spatial, principalement conçu pour solaires observations, a été pointé vers Jupiter de son emplacement 2,6 UA de distance, et le lointain Voyager 2 sonde, environ 44 UA de Jupiter et sur sa sortie du système solaire après sa rencontre avec Neptune en 1989, a été programmé pour rechercher des émissions de radio dans le 1-390 gamme kHz.
Le premier impact se est produit à 20h13 UTC le 16 Juillet 1994, lorsque le fragment A du noyau entré hémisphère sud de Jupiter à une vitesse d'environ 60 km / s. Instruments sur Galileo détecté une boule de feu qui a atteint un pic de température de l'ordre de 24 000 K , par rapport à la température de Cloudtop Jovian typique d'environ 130 K, avant de se étendre et de refroidissement rapide à environ 1 500 K après 40 s. Le panache de la boule de feu a rapidement atteint une hauteur de plus de 3000 km. Quelques minutes après la boule de feu d'impact a été détecté, Galileo mesurés nouveau chauffage, probablement en raison de la matière éjectée de retomber sur la planète. Observateurs basés sur Terre détectés la boule de feu se lève sur la branche de la planète peu de temps après l'impact initial.
Les astronomes se attendaient à voir les boules de feu contre les effets, mais ne avaient pas la moindre idée à l'avance comment visibles les effets atmosphériques des impacts seraient de la Terre. Les observateurs virent bientôt une énorme tache sombre après le premier impact. L'endroit était visible même en très petits télescopes, et était d'environ 6000 km (3700 mi) (un rayon de la Terre) à travers. Ceci et taches sombres ultérieures ont été pensé pour avoir été causés par les débris des impacts, et étaient fortement asymétrique, formant formes de croissant en face de la direction de l'impact.
Au cours des 6 prochains jours, 21 impacts distincts ont été observés, avec le plus grand à venir le 18 Juillet à 07h33 UTC lorsque fragment G frappé Jupiter. Cet impact a créé une tache sombre géant plus de 12.000 km à travers, et a été estimée avoir publié une énergie équivalente à 6.000.000 mégatonnes de TNT (arsenal nucléaire de 600 fois dans le monde). Deux impacts 12 heures d'intervalle sur Juillet 19 marques créées d'impact de taille similaire à celle provoquée par fragment G, et les impacts ont continué jusqu'au 22 Juillet, quand fragment W frappé la planète.
Observations et découvertes
Études chimiques
Les observateurs espéraient que les impacts seraient leur donner un premier aperçu de Jupiter sous les sommets des nuages, comme matériau inférieure a été exposé par les fragments de comètes poinçonnage dans l'atmosphère supérieure. études spectroscopiques ont révélé raies d'absorption dans le spectre Jovian raison de diatomic soufre (S 2) et le disulfure de carbone (CS 2), la première détection de l'une à Jupiter, et seulement la seconde détection de S 2 dans toute objet astronomique. D'autres molécules détectées compris l'ammoniac (NH 3) et de l'hydrogène sulfuré (H 2 S). La quantité de soufre implicite par les quantités de ces composés était beaucoup plus grande que le montant qui serait attendu dans un petit noyau cométaire, montrant que le matériel de l'intérieur de Jupiter a été révélée. oxygène des molécules telles que -bearing le dioxyde de soufre ont pas été détectés, à la surprise d'astronomes.
En plus de ces molécules , l'émission de lourds atomes tels que le fer , le magnésium et le silicium a été détectée, avec abondance compatibles avec ce qui se trouve dans un noyau cométaire. Alors que l'eau a été détectée par spectroscopie substantielle, ce ne était pas autant que prévu à l'avance, ce qui signifie que soit la couche d'eau pensé à exister au-dessous des nuages était plus mince que prévu, ou que les fragments cométaires ne pénètrent pas assez profondément. Les niveaux relativement faibles de l'eau ont été confirmés ultérieurement par la sonde atmosphérique de Galileo, qui a exploré directement l'atmosphère de Jupiter.
Flots
Comme prévu à l'avance, les collisions générées énormes vagues qui ont balayé la planète à une vitesse de 450 km / s (280 km / s) et ont été observées pendant plus de deux heures après les plus forts impacts. Les vagues ont été pensés pour voyager dans une couche agissant comme stable guide d'ondes, et certains scientifiques croyaient que la couche stable doit se situer dans la émise nuage d'eau troposphérique. Cependant, d'autres éléments de preuve semble indiquer que les fragments cométaires ne avaient pas atteint la couche d'eau, et les vagues ont lieu propage au sein de la stratosphère.
Autres observations
observations radio ont révélé une forte augmentation continuum émission à une longueur d'onde de 21 cm après les plus forts impacts, qui a culminé à 120% de l'émission normale de la planète. Cela a été pensé pour être en raison de rayonnement synchrotron, causée par l'injection de relativistes électrons - électrons avec des vitesses proches de la vitesse de la lumière - dans la Jovian magnétosphère par les impacts.
Environ une heure après fragment K entré Jupiter, observateurs enregistrés émission aurorale près de la région d'impact, ainsi qu'à la antipode du site d'impact par rapport à Jupiter forte champ magnétique. La cause de ces émissions était difficile à établir en raison d'un manque de connaissance de Jupiter interne champ magnétique et de la géométrie des points d'impact. Une explication possible est que l'accélération vers le haut ondes de choc de l'impact des particules accélérées suffisamment pour provoquer une émission aurorale chargée, un phénomène plus généralement associée à évolution rapide particules du vent solaire frappant une atmosphère planétaire près d'un pôle magnétique.
Certains astronomes avaient suggéré que les impacts pourraient avoir un effet notable sur la Io tore, un tore de particules de haute énergie reliant Jupiter avec le très volcanique lune Io. Les études spectroscopiques à haute résolution ont trouvé que les variations de l'ion densité , vitesse de rotation et les températures au moment de l'impact et par la suite étaient dans les limites normales.
Analyse après l'impact
Une des surprises de l'impact était la petite quantité d'eau a révélé par rapport à des prévisions antérieures. Avant l'impact, les modèles de l'atmosphère de Jupiter avaient indiqué que l'éclatement des plus gros fragments se produirait à des pressions atmosphériques de ne importe où de 30 kilopascals à quelques dizaines de mégapascals (de 0,3 à quelques centaines bar), avec quelques prédictions que la comète serait pénétrer une couche d'eau et créer un linceul bleu sur cette région de Jupiter.
Les astronomes ne ont pas observé de grandes quantités d'eau en suivant les collisions, et les études d'impact ultérieures ont constaté que la fragmentation et la destruction des fragments cométaires dans une «explosion aérienne« probablement eu lieu à des altitudes beaucoup plus élevées que prévu, même avec les plus gros fragments détruits lorsque la pression atteint 250 kPa (36 psi), bien supérieure à la profondeur prévue de la couche d'eau. Les petits fragments ont probablement été détruits avant même qu'ils ne atteignent la couche nuageuse.
Effets à long terme
Les cicatrices visibles contre les effets pourraient être visibles sur Jupiter pendant de nombreux mois. Ils étaient extrêmement importante, et les observateurs les ont décrits comme plus facilement visible même à la Grande Tache Rouge . Une recherche d'observations historiques a révélé que les taches étaient probablement les caractéristiques transitoires les plus importants jamais vu sur la planète, et que si la Grande Tache Rouge est remarquable pour sa couleur frappante, pas de taches de la taille et l'obscurité de ceux causés par les impacts SL9 ont jamais été enregistrée auparavant.
Observateurs spectroscopiques ont constaté que l'ammoniac et le disulfure de carbone dans l'atmosphère a persisté pendant au moins quatorze mois après la collision, avec une quantité considérable de l'ammoniac étant présent dans la stratosphère, par opposition à sa position normale dans la troposphère.
Contre toute attente intuitive, la température atmosphérique a chuté à des niveaux normaux beaucoup plus rapidement sur les sites d'impact plus grand que les petits sites: les sites d'impact plus grandes, les températures ont été élevées sur une région 15000 à 20000 km (9300 à 12 000 km) de large, mais est retombé à des niveaux normaux dans une semaine de l'impact. Au plus petits sites, des températures de 10 K plus élevés que les environs ont persisté pendant près de deux semaines. Températures stratosphériques mondiaux ont augmenté immédiatement après l'impact, avant de retomber à des températures inférieures avant l'impact 2-3 semaines après, avant de remonter lentement à des températures normales.
Fréquence des impacts
SL9 ne est pas unique en ayant mis en orbite de Jupiter pour un temps; cinq comètes, (y compris 82P / Gehrels, 147P / Kushida-Muramatsu, et 111P / Helin-Roman-Crockett) sont connus pour avoir été capturé temporairement par la planète. Orbites cométaires autour de Jupiter sont instables, car ils seront très elliptique et susceptibles d'être fortement perturbé par la gravité du Soleil au apojove (le point le plus éloigné de l'orbite de la planète).
De loin, la planète la plus massive dans le système solaire , Jupiter peut capturer des objets relativement fréquemment, mais la taille de SL9 rend une rareté: une étude post-impact estimé que les comètes 0,3 kilomètres de l'impact d'un diamètre de la planète une fois dans environ 500 ans et ceux 1,6 km (0,99 km) de diamètre font juste une fois tous les 6000 ans.
Il existe des preuves très forte que les comètes ont déjà été fragmentées et est entré en collision avec Jupiter et de ses satellites. Pendant les missions Voyager à la planète, les scientifiques planétaires identifiés 13 chaînes de cratères sur Callisto et trois sur Ganymède, l'origine de ce qui était initialement un mystère. chaînes de cratères observés sur la Lune rayonnent souvent de grands cratères, et sont pensés pour être causés par des impacts secondaires de l'éjecta d'origine, mais les chaînes sur les joviennes lunes ne ramènent à un cratère plus grand. L'impact de SL9 fortement impliqué que les chaînes étaient dus à des trains de fragments cométaires perturbées qui se écrasent sur les satellites.
Incidence du 19 Juillet, 2009
Le 19 Juillet 2009, une nouvelle tache noire de la taille de l'océan Pacifique est apparu dans l'hémisphère sud de Jupiter. Mesures infrarouges thermiques ont montré le site d'impact était chaud et analyse spectroscopique détectés la production de l'ammoniac en excès chaud et la poussière riche en silice dans les régions supérieures de l'atmosphère de Jupiter. Les scientifiques ont conclu qu'un autre événement d'impact avait eu lieu, mais cette fois un objet plus compact et solide, probablement un petit astéroïde inconnue, était la cause.
Jupiter comme un "aspirateur cosmique»
L'impact de SL9 souligné le rôle de Jupiter comme une sorte de "aspirateur cosmique» (ou par déférence pour correspondances planétaires des anciens pour les principaux organes dans le corps humain, une sorte de «foie cosmique») pour le système solaire interne. Forte influence gravitationnelle de la planète conduit à de nombreuses petites comètes et astéroïdes en collision avec la planète, et le taux des impacts cométaires sur Jupiter est pensé pour être entre deux mille huit mille fois plus élevé que le taux sur la Terre. Si Jupiter ne étaient pas présents, la probabilité d'impacts d'astéroïdes avec des planètes intérieures du système solaire serait beaucoup plus grande.
L'extinction des dinosaures à la fin de l' Crétacé période est généralement admis avoir été causé par le Crétacé-Paléogène événement d'impact qui a créé le Cratère de Chicxulub, démontrent que les impacts sont une grave menace pour la vie sur Terre. Les astronomes ont spéculé que sans Jupiter pour éponger impacteurs potentiels, événements d'extinction auraient pu être plus fréquents sur la Terre, et la vie complexe ne aurait pas été en mesure de se développer. Cela fait partie de l'argument utilisé dans le Hypothèse de la Terre rare.
En 2009, il a été montré que la présence d'une planète plus petite à la position de Jupiter dans le système solaire pourrait augmenter le taux de comètes de l'impact sur la Terre de manière significative. Une planète de la masse de Jupiter semble toujours fournir une protection accrue contre les astéroïdes, mais l'effet total sur tous les organes orbitaux dans le système solaire ne est pas claire.
