24 marca 1993 roku amerykańscy astronomowie Eugene i Carolyn Shoemaker oraz Kanadyjczyk David Levy po raz pierwszy zaobserwowali
Rok po odkryciu, w drugiej połowie lipca 1994 roku, fragmenty komety weszły w atmosferę Jowisza.Naukowcy zarejestrowali 20 rozróżnialnych fragmentów o średnicy do 2 km, które zderzyły się z planetą z prędkością 60 km/s.
Ta obserwacja miała nie tylko znaczenie naukowe:zwróciła uwagę opinii publicznej na niebezpieczeństwo zderzenia asteroid i komet z Ziemią. Kilka lat po zderzeniu Hollywood wydało jednocześnie dwa filmy o obiektach kosmicznych zagrażających Ziemi - Armageddon i Deep Impact. A od późnych lat 90. agencje kosmiczne i badawcze na całym świecie zaczęły pracować nad systemem śledzenia niebezpiecznych obiektów bliskich Ziemi i unikania kolizji.
Zmiana w czasie śladu z jednej z największych kolizji. Zdjęcie: R. Evans, J. Trauger, H. Hammel i zespół naukowy HST Comet Science
Pierwsza kometa krążąca wokół Jowisza
Grupa astronomów Shoemaker i Levy była wśród nichpierwsi odkrywcy Układu Słonecznego, którzy celowo poszukiwali asteroid i komet potencjalnie niebezpiecznych dla Ziemi. Użyli 0,46-metrowego teleskopu Obserwatorium Palomar do regularnych przeglądów nieba w poszukiwaniu nowych obiektów zmierzających w kierunku naszej planety.
Na jednej ze fotografii wykonanych 24 marca 1993 rroku naukowcy odkryli jasny obiekt poruszający się w pobliżu Jowisza. Zdjęcia potwierdzające w wyższej rozdzielczości wykonane w ciągu następnych kilku dni przez Jima Scottiego za pomocą teleskopu w Obserwatorium Narodowym Kitt Peak pokazały, że kometa została podzielona na wiele oddzielnych fragmentów.
Astronom zaobserwował co najmniej pięć kondensacjiw postaci bardzo długiego, wąskiego łańcucha o długości około 47 sekund łukowych i szerokości około 11 sekund łukowych, ze smugami pyłu wystającymi z obu stron. Dało to pierwszą wskazówkę, że Kometa D/1993 F2 była niezwykła. Ponadto naukowcy zauważyli, że na zdjęciach nocnego nieba kometa znajdowała się zaledwie 4° od Jowisza. Może to oznaczać nakładanie się obiektów lub to, że kometa znajdowała się bardzo blisko gazowego olbrzyma.
Badania orbitalne potwierdziłypoczątkowa hipoteza: w przeciwieństwie do wszystkich znanych wówczas komet, D/1993 F2 rzeczywiście została przechwycona przez siły grawitacyjne Jowisza i nie krążyła wokół Słońca, ale wokół tej gigantycznej planety. Naukowcy obliczyli, że kometa została przechwycona przez gazowego olbrzyma jeszcze na przełomie lat 60. i 70., aw 1992 r. rozpadła się na kilka kawałków, gdy zbliżyła się do planety na odległość mniejszą niż 120 tys. km.
Seria zdjęć komety Shoemaker-Levy 9. Zdjęcie: NASA
Monitorowanie kolizji
Analiza orbity wykazała, że kometa Shoemaker -Levi 9 zderzy się z Jowiszem w lipcu 1994 roku. Astronomowie z góry obliczyli nie tylko datę, ale także miejsce zderzenia, więc różne teleskopy na Ziemi i na orbicie oraz sondy w kosmosie były gotowe do obserwacji tego zdarzenia.
Starcia trwały przez kilka dni:od 16 do 22 lipca 1994 r. Wszystkie kolizje miały miejsce po niewidocznej dla obserwatorów stronie planety. Ale odłamki zderzyły się z gazowym olbrzymem wystarczająco blisko porannego „terminatora” (linia podziału oddzielająca oświetloną i ciemną stronę planety), dlatego w wyniku obrotu po kilku minutach ślady uderzenia były już widoczne z Ziemia.
Liczne ślady zderzeń z fragmentami komety w atmosferze Jowisza. Zdjęcie: Kosmiczny Teleskop Hubble'a Zespół Komet i NASA
Do pierwszej kolizji doszło 16 lipca 1994 r.kiedy fragment A jądra komety uderzył w południową półkulę Jowisza z prędkością około 60 km/s. Instrumenty na Galileo, który wciąż poruszał się w kierunku Jowisza i znajdował się w odległości około 1,6 AU od niego, wykryły kulę ognia. Jego szczytowa temperatura osiągnęła około 23 700 °C, a następnie szybko ostygła do 1230 °C. Dla porównania, normalna temperatura górnych warstw atmosfery Jowisza wynosi -143°C. Pióropusz z kuli ognia osiągnął wysokość ponad 3000 km i został wykryty przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a.
Przez następne sześć dni nie byłomniej niż 20 kolizji. Największe z nich miało miejsce 18 lipca, kiedy w atmosferę Jowisza wszedł fragment G. W wyniku zderzenia powstała gigantyczna ciemna plama o średnicy ponad 12 000 km (nieco mniejszej niż średnica Ziemi) i szacuje się, że uwolniła energię 6 milionów megaton trotylu . To około 600 razy więcej niż cały ówczesny światowy arsenał nuklearny.
Zmiana śladów po zderzeniu fragmentów D i G komety w atmosferze Jowisza na zdjęciach Hubble'a. Zdjęcie: H. Hammel i NASA
Naukowe znaczenie zderzenia
Chociaż ciemne plamy po zderzeniu z Jowiszemz czasem zniknęły, dały naukowcom niepowtarzalną okazję, aby dowiedzieć się więcej o składzie atmosfery tej planety. Fragmenty komety, które wleciały w atmosferę, przebiły górne warstwy chmur i pokazały naukowcom, co się pod nimi kryje.
Analiza spektrograficzna na podstawieobserwacje teleskopu Hubble'a po raz pierwszy wykazały obecność w atmosferze planety siarki dwuatomowej, dwusiarczku węgla, siarkowodoru i amoniaku. Jednocześnie ilość siarki zarejestrowana przez instrumenty przekroczyła tę, która mogła dotrzeć do planety wraz z kometą, czyli pochodziła z wnętrzności Jowisza. Ponadto badacze po raz pierwszy zarejestrowali promieniowanie ciężkich atomów, takich jak żelazo, magnez i krzem. Ich liczba była również większa niż mogło pomieścić jądro komety.
Konsekwencje zderzenia ujawniły się wewnątrzkilka lat po samym zdarzeniu i pozwoliły astronomom dowiedzieć się więcej o właściwościach gazowych olbrzymów. Na przykład zmarszczki na głównym pierścieniu Jowisza, które Galileo wykrył po zderzeniu, były nadal widoczne 17 lat później, kiedy sonda New Horizons przeleciała obok w 2011 roku.
A obserwacje Kosmicznego Teleskopu Herschela wRok 2013 (prawie 20 lat po zderzeniu) pokazał, że na południowej półkuli Jowisza stężenie wody jest wyższe, a większość z nich koncentruje się w miejscach, gdzie spadły fragmenty komety.
Dystrybucja wody w stratosferze Jowisza, zmierzona przez obserwatorium kosmiczne Herschela. Mapa wodna:
ESA/Herschel/T. Cavalie i in.; Zdjęcie Jowisza: NASA/ESA/Reta Beebe (New Mexico State University)
Dziś astronomowie wiedzą, że zderzenia zJowisz zdarza się dość często. Kilkadziesiąt lat później technologia fotograficzna znacznie się poprawiła, a hobbyści, których nie ogranicza kosztowny czas potężnych teleskopów, regularnie robią zdjęcia i filmy Jowisza w wysokiej rozdzielczości. Od 2009 roku zarejestrowano co najmniej 10 zderzeń, ale kometa Shoemaker-Levy 9 pozostaje wyjątkowa ze względu na swój rozmiar. Symulacje komputerowe wykazały, że obiekty o średnicy 0,3 km zderzają się z planetą mniej więcej raz na 500 lat, a te, których rozmiary sięgają 1,6 km - co 6 tysięcy lat. Mówi to o wyjątkowym szczęściu astronomów, którzy byli w stanie z wyprzedzeniem zauważyć i przewidzieć zderzenie tak dużego obiektu.
Czytaj więcej:
Znalazł sposób na obniżenie poziomu cukru we krwi bez zastrzyków z insuliny
Naukowcy uważają, że kształt wszechświata nie jest taki, jak wszyscy myślą
Helikopter NASA pokazał zachód słońca na Marsie. To nie wygląda jak ziemia.
Na okładce: połączony obraz fragmentów komety i Jowisza. Zdjęcie: NASA, ESA, H. Weaver & E. Smith (STScI) i J. Trauger & R. Evans (Laboratorium Napędów Odrzutowych)