Cometa Shoemaker-Levy 9
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 Imagem do cometa Shoemaker-Levy 9 fragmentos (total: 21), tomada em 17 de maio de 1994 | |
| Descoberta | |
|---|---|
| Descoberto por | Carolyn Shoemaker Eugene M. Shoemaker David Levy |
| Data da descoberta | 24 de março de 1993 |
| Características orbitais A | |
| Inclinação | 94,23333 ° |
Cometa Shoemaker-Levy 9 ( formalmente designado D / 1993 F2) foi um cometa que se partiu e colidiu com Júpiter em julho de 1994, fornecendo a primeira observação direta de uma colisão extraterrestre do Sistema Solar objetos. Isso gerou uma grande quantidade de cobertura na mídia popular, eo cometa foi observado de perto por astrônomos em todo o mundo. A colisão forneceu novas informações sobre Júpiter e destacou seu papel na redução detritos espaciais no Sistema Solar interior .
O cometa foi descoberto por astrônomos Carolyn e Eugene M. Shoemaker e David Levy. Shoemaker-Levy 9, no momento capturado pela órbita de Júpiter e, foi localizado na noite de 24 de março de 1993, em uma fotografia tirada com os 40 cm (16 pol) Schmidt telescópio no Observatório Palomar na Califórnia . Foi o primeiro cometa a ser observado em órbita um planeta, e provavelmente tinha sido capturado pelo planeta ao redor de 20 - 30 anos antes.
Cálculos mostraram que sua forma fragmentada incomum foi devido a uma abordagem anterior mais perto de Júpiter em julho de 1992. Naquela época, a órbita do Shoemaker-Levy 9 passado dentro de Júpiter limite de Roche , e Júpiter forças de maré tinha agido para puxar o cometa distante. O cometa foi depois observada como uma série de fragmentos que vão até 2 km (1,2 mi) em diâmetro. Estes fragmentos colidiu com hemisfério sul de Júpiter, entre 16 de julho e 22 de julho de 1994, a uma velocidade de aproximadamente 60 km / s (37 mi / s) ou 216,000 kmh (134,000 mph). As cicatrizes proeminentes dos impactos foram mais facilmente visível do que a Grande Mancha Vermelha e persistiu por muitos meses.
Descoberta
Durante a realização de um programa de observações projetado para descobrir objetos próximos da Terra, os sapateiros e Levy descobriu o cometa Shoemaker-Levy 9 na noite de 24 de Março de 1993, em uma fotografia tirada com a 0,4 m (1,3 pés) Schmidt telescópio no Observatório Palomar na Califórnia . O cometa foi, assim, uma descoberta casual, mas que rapidamente ofuscou os resultados de seu programa de observação principal.
Cometa Shoemaker-Levy 9 foi o nono cometa periódico (um cometa cujo período orbital é de 200 anos ou menos) descobertos pelos Sapateiros e Levy, daí o seu nome. Era sua descoberta cometa XI global, incluindo a descoberta de dois cometas não periódicas, que usam uma nomenclatura diferente. A descoberta foi anunciada em IAU Circular 5.725 em 27 de março de 1993.
A imagem da descoberta deu o primeiro indício de que cometa Shoemaker-Levy 9 foi um cometa incomum, como ele apareceu para mostrar vários núcleos em uma região alongada cerca de 50 arcseconds de comprimento e 10 segundos de arco de largura. Brian Marsden do Central Bureau para telegramas astronômicos observou que o cometa colocar apenas cerca de 4 graus de Júpiter, visto da Terra, e que, enquanto isso poderia ser, obviamente, uma linha de efeito vista, o seu movimento aparente no céu sugeriu que era fisicamente perto do gigante planeta. Devido a isso, ele sugeriu que os sapateiros e David Levy tinha descoberto os fragmentos de um cometa que havia sido interrompido por de Júpiter gravidade .
Cometa orbitando Júpiter-
Estudos orbitais do novo cometa logo revelou que ele estava em órbita de Júpiter em vez do Sol , ao contrário de todos os outros cometas conhecidos na época. Sua órbita em torno de Júpiter foi muito fracamente ligado, com um período de cerca de 2 anos e um apojove (o ponto mais distante na órbita do planeta) de 0,33 unidades astronômicas (49 milhões km). Sua órbita em torno do planeta era altamente excêntrica (e = 0,9986).
Rastreando movimento orbital do cometa revelou que tinha sido na órbita de Júpiter por algum tempo. Parece mais provável que ele foi capturado a partir de uma órbita solar no início de 1970, embora a captura pode ter ocorrido já em meados dos anos 1960. Vários outros observadores encontrada imagens do cometa em imagens precovery obtidos antes de 24 de março, incluindo Kin Endate de uma fotografia exposta em 15 de março, S. Otomo em 17 de março, e uma equipe liderada por Eleanor Helin a partir de imagens em 19 de março Não há imagens precovery que datam de mais cedo do que março 1993 foram encontrados. Antes de o cometa foi capturado por Júpiter, foi provavelmente um cometa de curto período com um afélio apenas dentro da órbita de Júpiter, e uma periélio interior para o cinturão de asteróides.
O volume de espaço no qual um objeto pode ser dito para orbitar Júpiter é definida por Júpiter Esfera Hill (também chamado de esfera Roche). Quando o cometa passou Jupiter no final de 1960 ou início de 1970, ele passou a ser perto de seu afélio, e encontrava-se ligeiramente dentro da esfera do monte de Júpiter. Gravidade de Júpiter cutucou o cometa em direção a ela. Porque o movimento do cometa em relação a Júpiter era muito pequeno, caiu quase em linha reta na direção de Júpiter, que é por isso que acabou em uma órbita Jupiter-centric de muito alta excentricidade - isto é, a elipse quase foi achatada.
O cometa aparentemente passou muito perto de Júpiter em 7 de julho de 1992, pouco mais de 40,000 km (25.000 mi) acima do topo das nuvens do planeta - uma distância menor do que o raio de 70.000 km (43.000 mi) de Júpiter, e bem dentro da órbita de Júpiter lua mais interna Metis e do planeta limite de Roche , dentro do qual forças de maré são fortes o suficiente para perturbar um corpo realizada em conjunto apenas pela gravidade. Embora o cometa se aproximou de Júpiter perto antes, o encontro 07 de julho parecia ser, de longe, o mais próximo, ea fragmentação do cometa é pensado para ter ocorrido no momento. Cada fragmento do cometa foi indicado por uma letra do alfabeto , de "fragmento A" até "fragmento W", uma prática já estabelecida de cometas observados anteriormente quebradas-up.
Mais interessante para astrónomos planetários era que as melhores soluções orbitais sugeriu que o cometa passaria dentro de 45,000 km (28 mil mi) do centro de Júpiter, uma distância menor do que o raio do planeta, o que significa que não havia uma probabilidade extremamente alta que SL9 colidiriam com Júpiter em julho de 1994. Estudos sugerem que o trem de núcleos iria lavrar na atmosfera de Júpiter durante um período de cerca de cinco dias.
As previsões para a colisão
A descoberta de que o cometa era susceptível de colidir com Júpiter causou grande excitação dentro da comunidade astronômica e além, como astrônomos nunca tinha visto dois corpos do sistema solar colidem significativas. Estudos intensos do cometa foram realizados, e como a sua órbita ficou estabelecida com maior precisão, a possibilidade de uma colisão tornou-se uma certeza. A colisão proporcionaria uma oportunidade única para os cientistas a olhar para dentro da atmosfera de Júpiter, como se esperava que as colisões de causar erupções de material das camadas normalmente escondidas sob as nuvens.
Os astrônomos estimam que os fragmentos visíveis de SL9 variaram em tamanho de algumas centenas de metros a dois quilômetros de diâmetro, sugerindo que o cometa original pode ter tido um núcleo até 5 km (3,1 mi) de diâmetro - um pouco maiores do que o cometa Hyakutake , que se tornou muito brilhante quando passou perto da Terra em 1996. Um dos grandes debates antes do impacto era saber se os efeitos do impacto de tais corpos pequenos seria perceptível a partir da Terra, além de um flash como eles se desintegrou como gigantes meteoros . Outros efeitos sugeridas dos impactos foram ondas sísmicas que viajam por todo o planeta, um aumento na neblina estratosférico no planeta devido a poeira dos impactos, e um aumento da massa do Sistema de anéis de Júpiter. No entanto, dado que observar uma tal colisão estava completamente sem precedentes, os astrônomos foram cautelosos com as suas previsões de que o evento poderia revelar.
Impactos
Antecipação cresceu como a data prevista para as colisões se aproximou, e os astrónomos treinados telescópios terrestres em Júpiter. Vários observatórios espaciais fez o mesmo, incluindo o Telescópio Espacial Hubble , o ROSAT Raios-X observando satélite, e significativamente a Sonda Galileo, em seguida, a caminho de um encontro com Júpiter prevista para 1995. Enquanto os impactos ocorreram no lado de Júpiter oculta da Terra, Galileo, em seguida, a uma distância de 1,6 UA do planeta, foi capaz de ver como os impactos eles ocorreram. Rápida rotação de Júpiter trouxe os locais de impacto à vista para os observadores terrestres alguns minutos após as colisões.
Dois outros satélites observações feitas no momento do impacto: o Ulysses nave espacial, projetado principalmente para solares observações, foi apontado para Júpiter a partir de sua localização 2,6 UA de distância, eo distante Sonda Voyager 2, cerca de 44 UA do Júpiter e em seu caminho para fora do Sistema Solar seguinte ao da sua encontro com Netuno em 1989, foi programado para olhar para emissão de rádio no 1-390 faixa de kHz.
O primeiro impacto ocorreu às 20:13 UTC em 16 de julho de 1994, quando o fragmento A do núcleo entrou hemisfério sul de Júpiter, a uma velocidade de cerca de 60 km / s. Instrumentos sobre o Galileo detectou uma bola de fogo que atingiu um pico de temperatura de cerca de 24.000 K , em comparação com a temperatura Cloudtop Jovian típica de cerca de 130 K, antes de se expandir e de refrigeração rapidamente para cerca de 1.500 K, após 40 s. A pluma da bola de fogo rapidamente atingiu uma altura de mais de 3.000 km. Poucos minutos depois foi detectada a bola de fogo de impacto, Galileo medido renovado aquecimento, provavelmente devido ao material ejectado caindo de volta para o planeta. Observadores baseados em terra detectada a bola de fogo que aumenta sobre a parte do planeta logo após o impacto inicial.
Os astrônomos esperavam para ver as bolas de fogo contra os efeitos, mas não tinha a menor idéia de antemão como visíveis os efeitos atmosféricos dos impactos seria da Terra. Observadores logo viu uma enorme mancha escura após o primeiro impacto. O local era visível mesmo em muito pequenos telescópios, e foi cerca de 6.000 km (3.700 milhas) (um raio da Terra) de diâmetro. Este e subsequentes manchas escuras foram pensados para ter sido causado por detritos dos impactos, e eram marcadamente assimétrico, formando formas crescentes na frente da direcção do impacto.
Durante os próximos seis dias, foram observados 21 impactos distintos, com o maior chegando em 18 de julho em 7:33 UTC quando fragmento G atingiu Júpiter. Este impacto criou uma mancha escura gigante mais de 12.000 km de diâmetro, e estima-se que lançou uma energia equivalente a 6.000.000 megatons de TNT (arsenal nuclear de 600 vezes do mundo). Dois impactos 12 horas em 19 de julho marcas criadas de impacto de tamanho similar ao causado pelo fragmento G, e impactos continuaram até 22 de julho, quando fragmento W atingiu o planeta.
Observações e descobertas
Estudos químicos
Os observadores esperavam que os impactos lhes daria um primeiro vislumbre de Júpiter abaixo dos topos das nuvens, como material inferior foi exposta pelos fragmentos de cometas que perfuram através da atmosfera superior. Estudos espectroscópicos revelou linhas de absorção no espectro de Jovian devido a diatómico enxofre (S 2) e dissulfureto de carbono (CS2), a primeira detecção de um ou outro em Jupiter, e apenas a segunda detecção de S 2 em qualquer objeto astronômico. Outras moléculas detectadas incluídos amoníaco (NH3) e sulfeto de hidrogênio (H 2 S). A quantidade de enxofre implícitos nas quantidades destes compostos era muito maior do que o montante que seria esperado em um pequeno núcleo cometário, mostrando que o material de dentro de Júpiter foi sendo revelado. oxigênio moléculas -bearing como dióxido de enxofre não foram detectadas, para a surpresa dos astrônomos.
Bem como estas moléculas , de emissão de pesados átomos , tais como ferro , magnésio e silício foi detectado, com abundâncias consistentes com o que iria ser encontrado em um núcleo de cometa. Enquanto a água substancial foi detectado spectroscopically, não foi tanto quanto previsto com antecedência, o que significa que tanto a camada de água pensado para existir abaixo das nuvens era mais fino do que o previsto, ou que os fragmentos de cometas não penetrar profundamente o suficiente. Os níveis relativamente baixos de água foram posteriormente confirmados por sonda atmosférica da Galileo, que explorou a atmosfera de Júpiter diretamente.
Ondas
Como previsto de antemão, as colisões geradas enormes ondas que varreram o planeta a uma velocidade de 450 km / s (280 mi / s) e foram observados por mais de duas horas após os maiores impactos. As ondas foram pensados para estar viajando dentro de uma camada estável agir como um guia de onda, e alguns cientistas acreditavam que a camada estável deve situar-se dentro da hipótese nuvem água troposférico. No entanto, outras evidências pareciam indicar que os fragmentos de cometas não tinha atingido a camada de água, e as ondas estavam em vez de propagação dentro da estratosfera.
Outras observações
Observações de rádio revelou um aumento acentuado emissão contínua no comprimento de onda de 21 cm após os impactos maiores, que atingiu um máximo de 120% do normal, a emissão do planeta. Isto foi pensado ser devido a radiação síncrotron, causada pela injeção de relativistas elétrons - os elétrons com velocidades próximas à da luz - na Jovian magnetosfera pelos impactos.
Cerca de uma hora depois fragmento K entrou Júpiter, observadores registrados emissão aurora perto da região de impacto, bem como no antípoda do local do impacto em relação ao de Júpiter forte campo magnético. A causa destas emissões foi difícil de determinar, devido a uma falta de conhecimento de Júpiter interno campo magnético e da geometria dos locais de impacto. Uma possível explicação é que a aceleração ascendente ondas de choque do impacto acelerado partículas suficientes para causar emissão auroral carregada, um fenômeno mais tipicamente associada com o movimento rápido partículas do vento solar marcantes de uma atmosfera planetária perto de um pólo magnético.
Alguns astrônomos sugeriram que os impactos podem ter um efeito perceptível sobre o Io toro, um toro de partículas de alta energia que liga Jupiter com o altamente vulcânica lua Io. Estudos espectroscópicos de alta resolução descobriram que variações na ion densidade , velocidade de rotação, e as temperaturas no momento de impacto e, depois, estavam dentro dos limites normais.
Análise pós-impacto
Uma das surpresas dos impactos foi a pequena quantidade de água revelou em comparação com as previsões anteriores. Antes do impacto, os modelos da atmosfera de Júpiter tinha indicado que o break-up dos maiores fragmentos iria ocorrer a pressões atmosféricas de qualquer lugar a partir de 30 quilopascal a algumas dezenas de megapascais (de 0,3 a algumas centenas bar), com algumas previsões de que o cometa iria penetrar uma camada de água e criar um manto azulado sobre aquela região de Júpiter.
Os astrônomos não observaram grandes quantidades de água após as colisões, e estudos de impacto posteriores descobriram que a fragmentação e destruição dos fragmentos de cometas em uma "explosão aérea" provavelmente ocorreu em altitudes muito mais elevadas do que o esperado anteriormente, mesmo com os maiores fragmentos sendo destruído quando a pressão chegou a 250 kPa (36 psi), bem acima da profundidade esperada da camada de água. Os fragmentos menores provavelmente foram destruídas antes mesmo chegou à camada de nuvens.
Efeitos a longo prazo
As cicatrizes visíveis a partir dos impactos pode ser visto em Júpiter por muitos meses. Eles foram extremamente proeminente, e observadores descreveu-os como mais facilmente visíveis, mesmo que a Grande Mancha Vermelha . A busca de observações históricas revelaram que as manchas foram provavelmente as características mais proeminentes transitórios já vistos no planeta, e que, enquanto a Grande Mancha Vermelha é notável pela sua cor marcante, sem manchas do tamanho e da escuridão daqueles causados pelos impactos SL9 já foi gravado antes.
Observadores espectroscópicos encontrado que a amónia e dissulfureto de carbono na atmosfera persistiu durante pelo menos 14 meses após as colisões, com uma considerável quantidade de amoníaco presente na estratosfera, em oposição à sua localização normal na troposfera.
Contraintuitivamente, a temperatura atmosférica caiu para níveis normais muito mais rapidamente nos locais de impacto maiores do que nos locais menores: nos locais de maior impacto, as temperaturas foram elevadas sobre uma região de 15.000 a 20.000 km (9.300 a 12.000 mi) de largura, mas caiu para trás aos níveis normais dentro de uma semana do impacto. Em sites menores, temperaturas de 10 K mais elevados do que os arredores persistiu por quase duas semanas. Temperaturas estratosféricas globais subiram imediatamente após os impactos, em seguida, caiu para abaixo de temperaturas pré-impacto 2-3 semanas depois, antes de subir lentamente a temperaturas normais.
Frequência de impactos
SL9 não é o único a ter orbitou Júpiter por um tempo; cinco cometas, (incluindo 82p / Gehrels, 147P / Kushida-Muramatsu, e 111P / Helin-Roman-Crockett) são conhecidos por terem sido temporariamente capturado pelo planeta. Órbitas de cometas em torno de Júpiter são instáveis, como eles serão altamente elíptica e susceptível de ser fortemente perturbado pela gravidade do Sol, em apojove (o ponto mais na órbita do planeta).
De longe, o planeta de maior massa no Sistema Solar , Júpiter pode capturar objetos com relativa frequência, mas o tamanho do SL9 torna uma raridade: um estudo de pós-impacto estimado que os cometas 0,3 km no impacto diâmetro do planeta uma vez em cerca de 500 anos e aqueles 1,6 km (0,99 mi) de diâmetro fazê-lo apenas uma vez em cada 6.000 anos.
Há evidências muito fortes de que os cometas foram previamente fragmentada e colidiu com Júpiter e seus satélites. Durante as missões Voyager para o planeta, os cientistas planetários identificados 13 cadeias de crateras em Calisto e três em Ganimedes, a origem dos quais foi inicialmente um mistério. Cadeias de crateras vistas na Lua muitas vezes irradiam de grandes crateras, e está pensado para ser causado por impactos secundários do material ejetado original, mas as correntes nas Jovian luas não levou de volta para uma cratera maior. O impacto da SL9 fortemente implícito que as cadeias foram devido a trens de fragmentos de cometas que colidiram com interromperam os satélites.
Impacto de 19 de julho de 2009
Em 19 de Julho de 2009, a uma nova mancha negra sobre o tamanho do Oceano Pacífico apareceu no hemisfério sul de Júpiter. Medições de infravermelho termal mostrou o local do impacto era quente e análise espectroscópica detectada a produção de excesso de amoníaco quente e poeira rica em sílica nas regiões superiores da atmosfera de Júpiter. Os cientistas concluíram que um outro evento de impacto tivesse ocorrido, mas desta vez um objeto mais compacto e forte, provavelmente um pequeno asteróide descoberto, foi a causa.
Jupiter como um "aspirador de pó cósmico"
O impacto da SL9 destacou o papel de Júpiter como uma espécie de "aspirador de pó cósmico" (ou, em deferência a correspondências planetárias dos antigos para os principais órgãos do corpo humano, uma espécie de "fígado cósmica") para o Sistema Solar interior. Forte influência gravitacional do planeta leva a muitos pequenos cometas e asteróides que colidem com o planeta, ea taxa de impactos de cometas de Júpiter é pensado para ser entre duas e oito mil vezes maior do que a taxa na Terra. Se Júpiter não estivesse presente, a probabilidade de impactos de asteróides com planetas interiores do Sistema Solar seria muito maior.
A extinção dos dinossauros no final do Cretáceo período que geralmente se acredita ter sido causada pela Paleogene Cretáceo-evento de impacto que criou o Cratera de Chicxulub, demonstrando que os impactos são uma séria ameaça à vida na Terra. Os astrónomos têm especulado que, sem Jupiter para enxugar potenciais pêndulos, eventos de extinção poderia ter sido mais frequente na Terra, a vida complexa e pode não ter sido capaz de desenvolver. Esta é parte do argumento utilizado no Hipótese Rare Earth.
Em 2009, mostrou-se que a presença de um planeta menor na posição de Júpiter no sistema solar pode aumentar a taxa de impacto de cometas na Terra significativamente. Um planeta de massa de Júpiter ainda parece oferecer maior proteção contra asteróides, mas o efeito total em todos os órgãos orbitais no âmbito do Sistema Solar não é clara.
