Em 24 de março de 1993, os astrônomos americanos Eugene e Caroline Shoemaker e o canadense David Levy observaram pela primeira vez
Um ano após a inauguração, na segunda quinzena de julho1994, fragmentos de um cometa entraram na atmosfera de Júpiter. Esta foi a primeira colisão observada de dois corpos do sistema solar. Os pesquisadores registraram 20 fragmentos distintos com diâmetro de até 2 km, que colidiram com o planeta a uma velocidade de 60 km/s.
Esta observação não foi apenas de importância científica:ela chamou a atenção do público para o perigo de asteroides e cometas colidirem com a Terra. Alguns anos após a colisão, Hollywood lançou dois filmes ao mesmo tempo sobre objetos espaciais que ameaçam a Terra - Armageddon e Deep Impact. E desde o final dos anos 90, agências espaciais e de pesquisa em todo o mundo começaram a trabalhar em um sistema para rastrear objetos perigosos próximos à Terra e evitar colisões.
Mudança ao longo do tempo do traço de uma das maiores colisões. Imagem: R. Evans, J. Trauger, H. Hammel e a equipe HST Comet Science
Primeiro cometa orbitando Júpiter
O grupo de astrônomos Shoemaker e Levy estavam entre osos primeiros exploradores do sistema solar que propositadamente procuraram asteróides e cometas potencialmente perigosos para a Terra. Eles usaram o telescópio de 0,46 metros do Observatório Palomar para pesquisar o céu regularmente, procurando por novos objetos indo em direção ao nosso planeta.
Em uma das fotografias tiradas em 24 de março de 1993ano, os pesquisadores descobriram um objeto brilhante movendo-se perto de Júpiter. Fotografias confirmatórias de alta resolução tiradas nos dias seguintes por Jim Scotti usando um telescópio no Observatório Nacional Kitt Peak mostraram que o cometa havia sido fragmentado em muitos fragmentos separados.
O astrônomo relatou pelo menos cinco condensaçõesna forma de uma cadeia muito longa e estreita com aproximadamente 47 segundos de arco de comprimento e cerca de 11 segundos de arco de largura, com trilhas de poeira estendendo-se de ambos os lados. Isto forneceu a primeira indicação de que o Cometa D/1993 F2 era incomum. Além disso, os pesquisadores notaram que nas imagens do céu noturno o cometa estava a apenas 4° de Júpiter. Isto pode significar uma sobreposição de objetos ou que o cometa estava extremamente próximo do gigante gasoso.
Estudos orbitais confirmarama hipótese inicial: ao contrário de todos os cometas conhecidos na época, D / 1993 F2 foi de fato capturado pelas forças gravitacionais de Júpiter e não girou em torno do Sol, mas em torno deste planeta gigante. Os pesquisadores calcularam que o cometa foi capturado por um gigante gasoso no final dos anos 60 ou início dos anos 70 e, em 1992, se partiu em vários pedaços ao se aproximar do planeta a uma distância de menos de 120 mil km.
Uma série de imagens do cometa Shoemaker-Levy 9. Imagem: NASA
Monitoramento de colisão
Uma análise da órbita mostrou que o cometa Shoemaker -A Levi 9 colidirá com Júpiter em julho de 1994. Os astrônomos calcularam antecipadamente não apenas a data, mas também o local da colisão, então uma variedade de telescópios na Terra e em órbita e sondas no espaço estavam prontos para observar o evento.
Os confrontos continuaram por vários dias:de 16 a 22 de julho de 1994. Todas as colisões ocorreram no outro lado do planeta, que não era visível para os observadores. Mas os fragmentos colidiram com o gigante gasoso perto o suficiente do “terminador” da manhã (a linha divisória que separa os lados iluminados e escuros do planeta) e, portanto, devido à rotação, após alguns minutos, as marcas do impacto já eram visíveis de a Terra.
Múltiplos vestígios de colisões com fragmentos de um cometa na atmosfera de Júpiter. Imagem: Hubble Space Telescope Comet Team e NASA
A primeira colisão ocorreu em 16 de julho de 1994,quando o fragmento A do núcleo do cometa colidiu com o hemisfério sul de Júpiter a uma velocidade de cerca de 60 km / s. Os instrumentos do Galileo, que ainda se movia em direção a Júpiter e estava a uma distância de cerca de 1,6 UA dele, detectaram uma bola de fogo. Sua temperatura máxima atingiu cerca de 23.700 °C e depois esfriou rapidamente para 1.230 °C. Para comparação, a temperatura normal da atmosfera superior de Júpiter é de -143°C. A pluma da bola de fogo atingiu uma altura de mais de 3.000 km e foi detectada pelo Telescópio Espacial Hubble.
Nos seis dias seguintes não houvemenos de 20 colisões. A maior delas ocorreu em 18 de julho, quando o fragmento G entrou na atmosfera de Júpiter. Essa colisão criou uma mancha escura gigante com mais de 12.000 km de diâmetro (um pouco menor que o diâmetro da Terra) e foi estimada em liberar energia de 6 milhões de megatons de TNT. . Isto é aproximadamente 600 vezes maior do que todo o arsenal nuclear mundial da época.
Mudança nos traços da colisão dos fragmentos D e G do cometa na atmosfera de Júpiter nas imagens do Hubble. Imagem: H. Hammel e NASA
Importância científica da colisão
Embora as manchas escuras da colisão em Júpiter comdesaparecidos ao longo do tempo, eles proporcionaram aos cientistas uma oportunidade única de aprender mais sobre a composição da atmosfera deste planeta. Os fragmentos do cometa que voaram para a atmosfera perfuraram as camadas superiores das nuvens e mostraram aos pesquisadores o que estava escondido sob elas.
Análise espectrográfica baseada emobservações do telescópio Hubble mostraram pela primeira vez a presença de enxofre diatômico, dissulfeto de carbono, sulfeto de hidrogênio e amônia na atmosfera do planeta. Ao mesmo tempo, a quantidade de enxofre registrada pelos instrumentos superou aquela que poderia ter chegado ao planeta junto com o cometa, o que significa que veio das entranhas de Júpiter. Além disso, pela primeira vez, os pesquisadores registraram a radiação de átomos pesados, como ferro, magnésio e silício. Seu número também era maior do que o núcleo do cometa poderia conter.
As consequências da colisão se manifestaram dentrovários anos após o próprio evento e permitiu que os astrônomos aprendessem mais sobre as propriedades dos gigantes gasosos. Por exemplo, as ondulações no anel principal de Júpiter que a Galileu detectou após a colisão ainda eram visíveis 17 anos depois, quando a espaçonave New Horizons sobrevoou em 2011.
E as observações do Telescópio Espacial Herschel em2013 (quase 20 anos após a colisão) mostrou que no hemisfério sul de Júpiter, a concentração de água é maior, e a maior parte está concentrada em locais onde caíram fragmentos do cometa.
Distribuição da água na estratosfera de Júpiter, medida pelo observatório espacial Herschel. Mapa da água:
ESA/Herschel/T. Cavalie e outros; Foto de Júpiter: NASA/ESA/Reta Beebe (New Mexico State University)
Hoje, os astrônomos sabem que as colisões comJúpiter acontece com bastante frequência. Décadas depois, a tecnologia da fotografia melhorou significativamente e os amadores, que não estão limitados pelo tempo caro de telescópios poderosos, tiram regularmente fotos e vídeos de alta resolução de Júpiter. Pelo menos 10 impactos foram registrados desde 2009, mas o cometa Shoemaker-Levy 9 permanece único devido ao seu tamanho. Simulações de computador mostraram que objetos com diâmetro de 0,3 km colidem com o planeta cerca de uma vez a cada 500 anos, e aqueles cujo tamanho chega a 1,6 km - a cada 6 mil anos. Isso fala da extrema sorte dos astrônomos, que foram capazes de perceber e prever com antecedência a colisão de um objeto tão grande.
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Na capa: uma imagem combinada de fragmentos de um cometa e de Júpiter. Imagem: NASA, ESA, H. Weaver & E. Smith (STScI) e J. Trauger & R. Evans (Laboratório de Propulsão a Jato)