Il 24 marzo 1993, gli astronomi americani Eugene e Caroline Shoemaker e il canadese David Levy osservarono per la prima volta
Un anno dopo l'apertura, nella seconda metà di luglio1994, frammenti di una cometa entrano nell'atmosfera di Giove. Questa è stata la prima collisione osservata tra due corpi del sistema solare. I ricercatori hanno registrato 20 frammenti distinti con un diametro fino a 2 km, che si sono scontrati con il pianeta a una velocità di 60 km/s.
Questa osservazione non era solo di importanza scientifica:ha attirato l'attenzione del pubblico sul pericolo di collisione di asteroidi e comete con la Terra. Pochi anni dopo la collisione, Hollywood ha pubblicato due film contemporaneamente sugli oggetti spaziali che minacciano la Terra: Armageddon e Deep Impact. E dalla fine degli anni '90, le agenzie spaziali e di ricerca di tutto il mondo hanno iniziato a lavorare su un sistema per tracciare pericolosi oggetti vicini alla Terra ed evitare collisioni.
Modifica nel tempo della traccia da una delle più grandi collisioni. Immagine: R. Evans, J. Trauger, H. Hammel e l'HST Comet Science Team
Prima cometa in orbita attorno a Giove
Il gruppo di astronomi Shoemaker e Levy erano tra ii primi esploratori del sistema solare che cercavano intenzionalmente asteroidi e comete potenzialmente pericolosi per la Terra. Hanno usato il telescopio da 0,46 metri dell'Osservatorio Palomar per osservare regolarmente il cielo, alla ricerca di nuovi oggetti diretti verso il nostro pianeta.
In una delle fotografie scattate il 24 marzo 1993anno, i ricercatori hanno scoperto un oggetto luminoso che si muoveva vicino a Giove. Le fotografie di conferma ad alta risoluzione scattate nei giorni successivi da Jim Scotti utilizzando un telescopio all'Osservatorio nazionale di Kitt Peak hanno mostrato che la cometa era stata frammentata in molti frammenti separati.
L'astronomo ha segnalato almeno cinque condensazionisotto forma di una catena molto lunga e stretta, lunga circa 47 secondi d'arco e larga circa 11 secondi d'arco, con scie di polvere che si estendono da entrambi i lati. Ciò fornì il primo indizio che la cometa D/1993 F2 fosse insolita. Inoltre, i ricercatori hanno notato che nelle immagini del cielo notturno la cometa era a soli 4° da Giove. Ciò potrebbe significare sia una sovrapposizione di oggetti, sia che la cometa fosse estremamente vicina al gigante gassoso.
Gli studi orbitali hanno confermatol'ipotesi iniziale: a differenza di tutte le comete conosciute a quel tempo, D/1993 F2 fu effettivamente catturata dalle forze gravitazionali di Giove e non ruotò attorno al Sole, ma attorno a questo gigantesco pianeta. I ricercatori hanno calcolato che la cometa è stata catturata da un gigante gassoso alla fine degli anni '60 o all'inizio degli anni '70 e nel 1992 si è rotta in più pezzi quando si è avvicinata al pianeta a una distanza inferiore a 120mila km.
Una serie di immagini della cometa Shoemaker-Levy 9. Immagine: NASA
Monitoraggio delle collisioni
Un'analisi dell'orbita ha mostrato che la cometa Shoemaker...Levi 9 si schianterà su Giove nel luglio 1994. Gli astronomi avevano calcolato in anticipo non solo la data ma anche il luogo della collisione, quindi una varietà di telescopi sulla Terra e in orbita e sonde nello spazio erano pronti ad osservare l'evento.
Gli scontri sono continuati per diversi giorni:dal 16 al 22 luglio 1994. Tutte le collisioni sono avvenute sul lato opposto del pianeta, che non era visibile agli osservatori. Ma i frammenti si sono schiantati contro il gigante gassoso abbastanza vicino al "terminatore" mattutino (la linea di demarcazione che separa i lati illuminati e scuri del pianeta), e quindi, a causa della rotazione, dopo pochi minuti, i segni dell'impatto erano già visibili da la terra.
Molteplici tracce di collisioni con frammenti di una cometa nell'atmosfera di Giove. Immagine: Hubble Space Telescope Comet Team e NASA
La prima collisione è avvenuta il 16 luglio 1994,quando il frammento A del nucleo della cometa si schiantò contro l'emisfero sud di Giove a una velocità di circa 60 km/s. Gli strumenti sulla Galileo, che si stava ancora muovendo verso Giove e si trovava a una distanza di circa 1,6 UA da esso, rilevarono una palla di fuoco. La sua temperatura massima ha raggiunto circa 23.700 °C e poi si è rapidamente raffreddata a 1.230 °C. Per fare un confronto, la temperatura normale dell'alta atmosfera di Giove è di -143°C. Il pennacchio della palla di fuoco ha raggiunto un'altezza di oltre 3.000 km ed è stato rilevato dal telescopio spaziale Hubble.
Nei sei giorni successivi non ci furonomeno di 20 collisioni. Il più grande di questi si è verificato il 18 luglio, quando il frammento G è entrato nell'atmosfera di Giove. Questa collisione ha creato una gigantesca macchia scura di oltre 12.000 km di diametro (leggermente più piccola del diametro della Terra) e si stima abbia rilasciato un'energia di 6 milioni di megatoni di TNT. . Questo è circa 600 volte più grande dell’intero arsenale nucleare mondiale di allora.
Modifica delle tracce dalla collisione dei frammenti D e G della cometa nell'atmosfera di Giove sulle immagini di Hubble. Immagine: H. Hammel e la NASA
Significato scientifico della collisione
Anche se le macchie scure dalla collisione su Giove conscomparsi nel tempo, hanno fornito agli scienziati un'opportunità unica per saperne di più sulla composizione dell'atmosfera di questo pianeta. I frammenti della cometa che sono volati nell'atmosfera hanno perforato gli strati superiori delle nuvole e hanno mostrato ai ricercatori cosa si nascondeva sotto di loro.
Analisi spettrografica basata suLe osservazioni del telescopio Hubble, hanno mostrato per la prima volta la presenza di zolfo biatomico, disolfuro di carbonio, idrogeno solforato e ammoniaca nell’atmosfera del pianeta. Allo stesso tempo, la quantità di zolfo registrata dagli strumenti superava quella che avrebbe potuto raggiungere il pianeta insieme alla cometa, il che significa che proveniva dalle viscere di Giove. Inoltre, per la prima volta, i ricercatori hanno registrato le radiazioni provenienti da atomi pesanti come ferro, magnesio e silicio. Il loro numero era anche maggiore di quanto potesse contenerne il nucleo della cometa.
Le conseguenze della collisione si manifestarono all'internodiversi anni dopo l'evento stesso e ha permesso agli astronomi di saperne di più sulle proprietà dei giganti gassosi. Ad esempio, le increspature sull'anello principale di Giove che Galileo ha rilevato dopo la collisione erano ancora visibili 17 anni dopo, quando la navicella spaziale New Horizons è volata nel 2011.
E le osservazioni del telescopio spaziale Herschel inIl 2013 (quasi 20 anni dopo la collisione) ha mostrato che nell'emisfero meridionale di Giove la concentrazione di acqua è maggiore e la maggior parte è concentrata nei luoghi in cui sono caduti i frammenti della cometa.
Distribuzione dell'acqua nella stratosfera di Giove, misurata dall'osservatorio spaziale Herschel. Mappa dell'acqua:
ESA/Herschel/T. Cavalie et al.; Foto di Giove: NASA/ESA/Reta Beebe (New Mexico State University)
Oggi gli astronomi sanno che le collisioni conGiove accade abbastanza spesso. Decenni dopo, la tecnologia fotografica è migliorata in modo significativo e gli hobbisti, che non sono limitati dal tempo costoso dei potenti telescopi, scattano regolarmente foto e video ad alta risoluzione di Giove. Dal 2009 sono stati registrati almeno 10 impatti, ma la cometa Shoemaker-Levy 9 rimane unica per le sue dimensioni. Le simulazioni al computer hanno dimostrato che oggetti con un diametro di 0,3 km entrano in collisione con il pianeta circa una volta ogni 500 anni e quelli la cui dimensione raggiunge 1,6 km - ogni 6mila anni. Questo parla dell'estrema fortuna degli astronomi, che sono stati in grado di notare e prevedere in anticipo la collisione di un oggetto così grande.
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In copertina: un'immagine combinata di frammenti di una cometa e Giove. Immagine: NASA, ESA, H. Weaver & E. Smith (STScI) e J. Trauger & R. Evans (Laboratorio di propulsione a reazione)