1993 年 3 月 24 日、アメリカの天文学者ユージンとキャロライン シューメーカーとカナダ人のデビッド レヴィが初めて観測しました。
オープンから1年、7月後半1994年、彗星の破片が木星の大気圏に突入した。これは、2 つの太陽系天体の衝突が初めて観察された例でした。研究者らは、秒速60kmで惑星に衝突した、最大直径2kmの20個の異なる破片を記録した。
この観察は、科学的に重要なだけではありませんでした。彼女は、小惑星や彗星が地球に衝突する危険性に世間の注目を集めました。衝突から数年後、ハリウッドは、地球を脅かす宇宙物体に関する 2 つの映画を同時に公開しました。「アルマゲドン」と「ディープ インパクト」です。そして 90 年代後半以降、世界中の宇宙および研究機関が、危険な近地球物体を追跡し、衝突を回避するためのシステムに取り組み始めました。
最大の衝突の 1 つからのトレースの経時変化。画像: R. Evans、J. Trauger、H. Hammel、HST コメット サイエンス チーム
木星を周回する最初の彗星
天文学者のシューメーカーとレヴィのグループは、地球にとって潜在的に危険な小惑星や彗星を意図的に探した太陽系の最初の探検家。彼らは、パロマー天文台の 0.46 メートルの望遠鏡を使用して定期的に空を調査し、私たちの惑星に向かっている新しい天体を探しました。
1993 年 3 月 24 日に撮影された写真の 1 枚年、研究者は木星の近くを移動する明るい物体を発見しました。ジム・スコッティ氏がキット・ピーク国立天文台の望遠鏡を使用して数日間にわたって撮影した高解像度の確認写真では、彗星が多くの別々の破片に分割されたことが示された。
天文学者は少なくとも5つの凝縮を報告した長さ約 47 秒角、幅約 11 秒角の非常に長く細い鎖の形をしており、両側から塵の跡が伸びています。これは、D/1993 F2彗星が異常であるという最初のヒントを提供しました。さらに研究者らは、夜空の画像では彗星が木星からわずか4度しか離れていないことにも注目した。これは、天体が重なっているか、彗星が巨大ガス惑星に非常に接近していることを意味している可能性があります。
軌道研究は確認しました最初の仮説: 当時知られているすべての彗星とは異なり、D/1993 F2 は実際に木星の重力に捕らえられ、太陽の周りではなく、この巨大な惑星の周りを公転していました。研究者は、彗星が60年代後半または70年代前半に巨大ガス惑星に捕らえられ、1992年に12万km未満の距離で惑星に接近したときにいくつかの破片に分裂したと計算しました。
シューメーカー レビー 9 彗星の一連の画像。 Image: NASA
衝突監視
軌道の分析は、彗星シューメーカー -1994年7月、リーバイス9号が木星に衝突。天文学者は衝突の日付だけでなく場所も事前に計算していたので、地球上と軌道上のさまざまな望遠鏡と宇宙の探査機がこの出来事を観測する準備ができていました.
衝突は数日間続いた：1994 年 7 月 16 日から 22 日まで。すべての衝突は、観測者には見えない惑星の裏側で発生しました。しかし、破片は朝の「ターミネーター」（惑星の照らされた側と暗い側を分ける境界線）に十分近いガス巨人に衝突したため、回転により、数分後には衝突痕がすでに見えていました。地球。
木星の大気中の彗星の破片との衝突の複数の痕跡。画像: ハッブル宇宙望遠鏡彗星チームと NASA
最初の衝突は 1994 年 7 月 16 日に発生しました。彗星の核のフラグメントAが約60km / sの速度で木星の南半球に衝突したとき。まだ木星に向かって動いていて、木星から約 1.6 天文単位の距離にあったガリレオの機器が、火の玉を検出しました。そのピーク温度は約 23,700 °C に達し、その後急速に 1,230 °C まで冷却されました。ちなみに、木星の上層大気の通常の温度は-143℃です。火球からのプルームは 3,000 km 以上の高さに達し、ハッブル宇宙望遠鏡によって検出されました。
次の 6 日間、何もありませんでした。衝突事故は20件未満。このうち最大のものは、7 月 18 日に破片 G が木星の大気圏に突入したときに発生しました。この衝突により、直径 12,000 km (地球の直径よりわずかに小さい) を超える巨大なダーク スポットが形成され、TNT 火薬 600 万メガトンのエネルギーが放出されたと推定されています。 。これは当時の全世界の核兵器の約600倍に相当します。
ハッブル画像上の木星大気中の彗星の破片 D と G の衝突による痕跡の変化。画像: H. ハメルと NASA
衝突の科学的意義
木星との衝突によるダークスポットですが、時間の経過とともに姿を消しましたが、科学者にこの惑星の大気の組成についてさらに学ぶためのユニークな機会を提供しました。大気圏に飛び込んだ彗星の破片は、雲の上層を突き破り、その下に何が隠されているかを研究者に示しました。
に基づく分光分析ハッブル望遠鏡の観測により、地球の大気中に二原子硫黄、二硫化炭素、硫化水素、アンモニアが存在することが初めて示されました。同時に、機器によって記録された硫黄の量は、彗星とともに惑星に到達した可能性のある量を超えており、これは硫黄が木星の腸から来たことを意味します。さらに、研究者らは鉄、マグネシウム、シリコンなどの重原子からの放射線を初めて記録した。その数は、彗星の核に含まれる量よりも多かった。
衝突の結果は内に現れたイベント自体から数年後、天文学者はガス巨人の特性についてさらに学ぶことができました。たとえば、衝突後にガリレオが検出した木星の主リングのさざ波は、17 年後、2011 年にニュー ホライズンズ探査機が通過したときにまだ見えていました。
そして、ハーシェル宇宙望遠鏡の観測2013年（衝突からほぼ20年後）には、木星の南半球では水の濃度が高く、そのほとんどが彗星の破片が落ちた場所に集中していることが示されました。
ハーシェル宇宙天文台によって測定された、木星の成層圏における水の分布。ウォーターマップ:
ESA/ハーシェル/T.カバリエら。木星の写真: NASA/ESA/Reta Beebe (ニューメキシコ州立大学)
今日、天文学者は、木星はかなり頻繁に発生します。数十年後、写真技術は大幅に向上し、強力な望遠鏡の高価な時間に制限されていない愛好家は、木星の高解像度の写真やビデオを定期的に撮影しています. 2009 年以降、少なくとも 10 回の衝突が記録されていますが、シューメーカー レビー第 9 彗星は、そのサイズのためにユニークなままです。コンピューター シミュレーションによると、直径 0.3 km の天体は 500 年に 1 回、サイズが 1.6 km に達する天体は 6,000 年ごとに地球に衝突します。これは、このような大きな物体の衝突に事前に気付き、予測することができた天文学者の非常に幸運なことを物語っています。
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表紙: 彗星と木星の破片を組み合わせた画像。画像: NASA、ESA、H. ウィーバー & E. スミス (STScI) および J. Trauger & R. エヴァンス (ジェット推進研究所)