Cometa Shoemaker-Levy 9
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 Imagen del cometa Shoemaker-Levy 9 fragmentos (total: 21), adoptada el 17 de mayo 1994 | |
| Descubrimiento | |
|---|---|
| Descubierto por | Carolyn Zapatero Eugene M. Zapatero David Levy |
| Fecha del descubrimiento | 24 de marzo 1993 |
| Características orbitales La | |
| Inclinación | 94.23333 ° |
Cometa Shoemaker-Levy 9 ( designó formalmente D / 1993 F2) fue un cometa que se rompió y colisionó con Júpiter en julio de 1994, proporcionando la primera observación directa de una colisión extraterrestre del Sistema Solar objetos. Esto genera una gran cantidad de la cobertura en los medios populares, y el cometa fue observado de cerca por los astrónomos de todo el mundo. La colisión proporciona nueva información sobre Júpiter y destacó su papel en la reducción desechos espaciales en el Sistema Solar interior .
El cometa fue descubierto por los astrónomos Carolyn y Eugene M. Zapatero y David Levy. Shoemaker-Levy 9, en el momento capturado por y orbita a Júpiter, se encuentra en la noche del 24 de marzo de 1993, en una fotografía tomada con los 40 cm (16 pulgadas) Schmidt telescopio en el Observatorio Palomar en California . Fue el primer cometa observado estar orbitando un planeta, y probablemente había sido capturado por el planeta alrededor de 20 - 30 años antes.
Los cálculos mostraron que su forma fragmentada inusual se debe a un enfoque anterior más cerca de Júpiter en julio de 1992. En ese momento, la órbita del cometa Shoemaker-Levy 9 pasado dentro de Júpiter límite de Roche , y Júpiter las fuerzas de marea habían actuado para tirar de la cometa aparte. El cometa se observó más tarde como una serie de fragmentos que van hasta 2 km (1,2 millas) de diámetro. Estos fragmentos chocaron con el hemisferio sur de Júpiter entre el 16 de julio y 22 de julio de 1994, a una velocidad de unos 60 km / s (37 km / s) o 216,000 kmh (134,000 mph). Las cicatrices prominentes de los impactos fueron más fácilmente visible que la Gran Mancha Roja y persistieron durante muchos meses.
Descubrimiento
Durante la realización de un programa de observaciones diseñado para descubrir objetos cercanos a la Tierra, los boteros y Levy descubrieron el cometa Shoemaker-Levy 9 en la noche del 24 de marzo de 1993 en una fotografía tomada con el 0,4 m (1,3 pies) Schmidt telescopio en el Observatorio Palomar en California . El cometa fue así una descubrimiento fortuito, sino una que eclipsó rápidamente los resultados de su programa principal de observación.
Cometa Shoemaker-Levy 9 fue el noveno cometa periódico (un cometa cuyo período orbital es de 200 años o menos) descubiertos por los boteros y Levy, de ahí su nombre. Era su descubrimiento del cometa undécimo general, incluyendo el descubrimiento de dos cometas no periódicos, que utilizan una nomenclatura diferente. El descubrimiento fue anunciado en IAU Circular 5725 del 27 de marzo de 1993.
La imagen del descubrimiento dio el primer indicio de que el cometa Shoemaker-Levy 9 fue un cometa inusual, ya que parecía mostrar múltiples núcleos en una región alargada alrededor del 50 segundos de arco largo y 10 segundos de arco de ancho. Brian Marsden de la Oficina Central de telegramas astronómicos señaló que el cometa estaba a sólo unos 4 grados de Júpiter visto desde la Tierra, y que si bien esto podría por supuesto ser una línea de efecto a la vista, su movimiento aparente en el cielo sugirió que era físicamente cerca del gigante planeta. Debido a esto, sugirió que los Shoemaker y David Levy habían descubierto los fragmentos de un cometa que se había interrumpido con de Júpiter gravedad .
Cometa Júpiter en órbita
Estudios orbitales de la nueva cometa pronto revelaron que estaba orbitando Júpiter en lugar del Sol , a diferencia de todos los demás cometas conocidos en el momento. Su órbita alrededor de Júpiter fue muy débilmente unida, con un período de alrededor de 2 años y un apojove (el punto más alejado en la órbita del planeta) de 0,33 unidades astronómicas (49000000 km). Su órbita alrededor del planeta era muy excéntrica (e = 0,9986).
Rastreando el movimiento orbital del cometa reveló que había estado orbitando Júpiter desde hace algún tiempo. Lo más probable es que fue capturado desde una órbita solar a principios de 1970, aunque la captura puede haber ocurrido ya desde mediados de 1960. Varios otros observadores encontraron imágenes del cometa en imágenes anteriores al descubrimiento obtenidos antes del 24 de marzo, incluyendo Kin Endate de una fotografía expuesta el 15 de marzo, S. Otomo el 17 de marzo, y un equipo dirigido por Eleanor Helin de imágenes el 19 de marzo No hay imágenes anteriores al descubrimiento que datan de antes de lo 03 1993 han sido encontrados. Antes de que el cometa fue capturado por Júpiter, que era probablemente un cometa de período corto con una afelio justo dentro de la órbita de Júpiter, y una perihelio interior al cinturon de asteroides.
El volumen de espacio dentro del cual un objeto puede decirse que orbitar Júpiter se define por Júpiter Esfera de Hill (también llamado la esfera Roche). Cuando el cometa pasó Júpiter a finales de 1960 o principios de 1970, pasó a ser cerca de su afelio, y se vio ligeramente dentro de la colina de la esfera de Júpiter. La gravedad de Júpiter le dio un codazo al cometa hacia ella. Debido a que el movimiento del cometa con respecto a Júpiter era muy pequeño, cayó casi en línea recta hacia Júpiter, por lo que terminó en una órbita de Júpiter-céntrica de muy alta excentricidad - es decir, la elipse casi fue aplanado.
El cometa aparentemente había pasado muy cerca de Júpiter el 7 de julio de 1992, algo más de 40.000 km (25.000 millas) por encima de las nubes superiores del planeta - una distancia menor que el radio de Júpiter 70.000 km (43.000 millas), y bien dentro de la órbita de Júpiter luna más interior Metis y del planeta límite de Roche , en cuyo interior las fuerzas de marea son lo suficientemente fuertes como para romper un cuerpo se mantiene unido sólo por la gravedad. Aunque el cometa se acercó a Júpiter cerca antes, el encuentro 07 de julio parecía ser, con mucho, el más cercano, y la fragmentación del cometa se cree que han ocurrido en este tiempo. Cada fragmento del cometa se denota con una letra del alfabeto , de "fragmento A" hasta la "fragmento W", una práctica ya establecida de los cometas observados previamente rotas-up.
Más emocionante para los astrónomos planetarios era que las mejores soluciones orbitales sugieren que el cometa pasaría a 45.000 kilometros (28.000 millas) del centro de Júpiter, una distancia menor que el radio del planeta, lo que significa que había una probabilidad muy alta de que SL9 chocaría con Júpiter en julio de 1994. Los estudios sugirieron que el tren de núcleos sería arar en la atmósfera de Júpiter en un período de unos cinco días.
Las predicciones para el choque
El descubrimiento de que el cometa era probable que chocar con Júpiter causó una gran expectación en la comunidad astronómica y más allá, como los astrónomos nunca habían visto dos cuerpos del Sistema Solar significativos chocan. Se realizaron estudios intensos de la cometa, y que su órbita se estableció con mayor precisión, la posibilidad de una colisión se convirtió en una certeza. La colisión proporcionaría una oportunidad única para que los científicos se ven dentro de la atmósfera de Júpiter, ya que se esperaba que las colisiones de causar erupciones de material de las capas normalmente ocultos debajo de las nubes.
Los astrónomos estiman que los fragmentos visibles de SL9 variaron en tamaño desde unos pocos cientos de metros de dos kilómetros de diámetro, lo que sugiere que el cometa original puede haber tenido un núcleo de hasta 5 kilómetros (3,1 millas) de ancho - un poco más grande que el cometa Hyakutake , que se hicieron muy brillante cuando pasó cerca de la Tierra en el año 1996. Uno de los grandes debates antes del impacto fue si los efectos de la repercusión de tales cuerpos pequeños serían perceptibles desde la Tierra, además de un flash como se desintegraron como gigantes meteoros . Otros efectos sugeridos de los impactos fueron ondas sísmicas que viajan por todo el planeta, un aumento de la neblina estratosférico en el planeta debido al polvo de los impactos, y un aumento en la masa de la Sistema de anillos de Júpiter. Sin embargo, dado que la observación de tal colisión era completamente sin precedentes, los astrónomos fueron cautelosos con sus predicciones de lo que el evento podría revelar.
Impactos
Anticipación creció como la fecha prevista para las colisiones se acercó, y los astrónomos entrenado telescopios terrestres en Júpiter. Varios observatorios espaciales hicieron lo mismo, incluyendo el Telescopio Espacial Hubble , el ROSAT De rayos X observar satélite, y significativamente la Nave espacial Galileo, a continuación, en su camino hacia un encuentro con Júpiter prevista para 1995. Si bien los impactos tuvieron lugar en el lado de Júpiter oculto a la Tierra, Galileo, a continuación, a una distancia de 1,6 UA del planeta, fue capaz de ver los impactos como ocurrieron. La rápida rotación de Júpiter trajo a los sitios de impacto a la vista de los observadores terrestres unos minutos después de las colisiones.
Otros dos satélites hicieron observaciones en el momento del impacto: la Nave espacial Ulysses, diseñado principalmente para solares observaciones, se señaló hacia Júpiter desde su ubicación 2,6 UA de distancia, y el distante Voyager 2 de la sonda, un 44 UA del Júpiter y en su salida del Sistema Solar después de su encuentro con Neptuno en 1989, fue programado para buscar emisiones de radio en el 1-390 gama kHz.
El primer impacto se produjo a las 20:13 UTC el 16 de julio de 1994, cuando un fragmento del núcleo entró en el hemisferio sur de Júpiter a una velocidad de unos 60 km / s. Instrumentos de Galileo detectaron una bola de fuego que alcanzó una temperatura pico de aproximadamente 24.000 K , en comparación con la temperatura cloudtop Joviana típico de aproximadamente 130 K, antes de la expansión y enfriamiento rápido a aproximadamente 1.500 K después de 40 s. La pluma de la bola de fuego rápidamente alcanzó una altura de más de 3.000 kilómetros. Pocos minutos después de que se detectara el impacto de bola de fuego, Galileo midió calefacción renovado, probablemente debido a material eyectado caer de nuevo en el planeta. Observadores terrestres detectaron la bola de fuego que se levanta sobre el limbo del planeta poco después del impacto inicial.
Los astrónomos habían esperado ver las bolas de fuego de los impactos, pero no tenían la menor idea de antemano cómo visibles los efectos atmosféricos de los impactos serían de la Tierra. Observadores pronto vieron una enorme mancha oscura después del primer impacto. El lugar era visible incluso en muy pequeños telescopios, y fue cerca de 6.000 kilómetros (3.700 millas) (una radio de la Tierra) de ancho. Esto y puntos oscuros posteriores se cree que han sido causados por los residuos de los impactos, y fueron marcadamente asimétrica, formando formas de media luna frente a la dirección del impacto.
Durante los próximos 6 días, se observaron 21 impactos distintos, con la más grande que viene el 18 de julio a las 07:33 GMT cuando fragmento G golpeó Júpiter. Este impacto creó una mancha oscura gigante de más de 12.000 kilómetros de diámetro, y se estima que ha publicado una energía equivalente a 6.000.000 megatones de TNT (arsenal nuclear 600 veces el mundo). Dos impactos de 12 horas el 19 de julio marcas creadas de impacto de tamaño similar a la causada por el fragmento G, y los impactos continuaron hasta el 22 de julio, cuando fragmento W golpeó el planeta.
Las observaciones y descubrimientos
Los estudios químicos
Los observadores esperaban que los impactos les darían una primera visión de Júpiter por debajo de las nubes, como material de menor fue expuesto por los fragmentos del cometa de perforación a través de la atmósfera superior. Los estudios espectroscópicos revelaron líneas de absorción en el espectro joviano debido a diatómico azufre (S 2) y disulfuro de carbono (CS 2), la primera detección de ya sea en Jupiter, y sólo la segunda detección de S 2 en cualquier objeto astronómico. Otras moléculas detectadas incluyen amoniaco (NH 3) y sulfuro de hidrógeno (H 2 S). La cantidad de azufre implicado por las cantidades de estos compuestos era mucho mayor que la cantidad que se esperaría en un pequeño núcleo del cometa, lo que demuestra que el material del interior de Júpiter estaba siendo revelado. Oxígeno moléculas -teniendo como dióxido de azufre no se detectaron, para sorpresa de los astrónomos.
Además de estas moléculas , la emisión de pesados átomos tales como hierro , magnesio y silicio se detectó, con abundancias consistente con lo que se encontraría en un núcleo del cometa. Mientras que el agua sustancial se detectó espectroscópicamente, no era tanto como predijo de antemano, lo que significa que ya sea la capa de agua se cree que existe debajo de las nubes era más delgado de lo previsto, o que los fragmentos de cometas no penetraron con suficiente profundidad. Los niveles relativamente bajos de agua fueron posteriormente confirmadas por la sonda atmosférica de Galileo, que exploró la atmósfera de Júpiter directamente.
Ondas
Como se predijo de antemano, las colisiones generaron enormes olas que barrieron a través del planeta a una velocidad de 450 kilometros / s (280 km / s) y se observaron durante más de dos horas después de los impactos más grandes. Las olas se cree que están viajando dentro de una capa que actúa estable como guía de ondas, y algunos científicos creían que la capa estable debe estar dentro de la hipótesis de nube de agua troposférico. Sin embargo, otra evidencia parecía indicar que los fragmentos cometarios no habían llegado a la capa de agua, y las olas se propaga en el lugar estratosfera.
Otras observaciones
Las observaciones de radio revelaron un fuerte aumento de la emisión continua a una longitud de onda de 21 cm después de los impactos más grandes, que alcanzó el 120% de la emisión normal desde el planeta. Esto se cree que es debido a radiación sincrotrón, causada por la inyección de relativistas electrones - electrones con velocidades cercanas a la velocidad de la luz - en el joviano magnetosfera por los impactos.
Alrededor de una hora después de fragmento K entró Júpiter, los observadores registraron emisión auroral cerca de la región de impacto, así como en el antípoda del lugar del impacto con respecto a la de Júpiter fuerte campo magnético. La causa de estas emisiones era difícil de establecer debido a la falta de conocimiento de Júpiter interna campo magnético y de la geometría de los sitios de impacto. Una posible explicación es que la aceleración hacia arriba ondas de choque de los efectos acelerados suficientes partículas para producir emisiones aurorales cargada, un fenómeno más típicamente asociada con rápido movimiento partículas del viento solar en huelga una atmósfera planetaria cerca de una polo magnético.
Algunos astrónomos han sugerido que los impactos podrían tener un efecto notable en la Io toro, un toro de partículas de alta energía que conecta Júpiter con el altamente volcánica luna Io. Estudios espectroscópicos de alta resolución encontraron que las variaciones en el ion densidad , velocidad de rotación, y las temperaturas en el momento del impacto y después se encontraban dentro de los límites normales.
El análisis post-impacto
Una de las sorpresas de los impactos fue la pequeña cantidad de agua reveló en comparación con las predicciones anteriores. Antes del impacto, los modelos de la atmósfera de Júpiter habían indicado que la ruptura de los fragmentos más grandes se produciría a presiones atmosféricas de entre 30 kilopascales a unas pocas decenas de megapascales (de 0,3 a unos pocos cientos bar), con algunas predicciones que el cometa podría penetrar una capa de agua y crear un manto azulado sobre esa región de Júpiter.
Los astrónomos no observaron grandes cantidades de agua después de las colisiones, y los estudios de impacto posteriores encontraron que la fragmentación y destrucción de los fragmentos cometarios en una "explosión en el aire ', probablemente producido en altitudes mucho más altas de lo esperado, incluso con los fragmentos más grandes se destruyen cuando la presión alcanzado 250 kPa (36 psi), muy por encima de la profundidad prevista de la capa de agua. Los fragmentos más pequeños probablemente fueron destruidos antes de que incluso llegaron a la capa de nubes.
Efectos a largo plazo
Las cicatrices visibles de los impactos podrían ser vistos en Júpiter durante muchos meses. Fueron muy prominente, y los observadores los describieron como más fácilmente visible incluso que la Gran Mancha Roja . Una búsqueda de observaciones históricas reveló que las manchas eran probablemente las características más prominentes transitorios jamás visto en el planeta, y que si bien la Gran Mancha Roja es notable por su color llamativo, sin manchas del tamaño y la oscuridad de las causadas por los impactos SL9 nunca se han registrado antes.
Observadores espectroscópicos encontraron que el amoníaco y disulfuro de carbono en la atmósfera persistió durante al menos catorce meses después de las colisiones, con una considerable cantidad de amoníaco que está presente en la estratosfera en contraposición a su ubicación normal en la troposfera.
Counterintuitively, la temperatura atmosférica se redujo a niveles normales mucho más rápidamente a los lugares de impacto más grandes que en los lugares más pequeños: en los sitios de impacto más grandes, las temperaturas se elevan sobre una región de 15.000 a 20.000 km (9,300 a 12,000 millas) de ancho, pero cayó de nuevo a los niveles normales dentro de una semana del impacto. En los sitios más pequeños, las temperaturas de 10 K superiores a los alrededores persistieron durante casi dos semanas. Temperaturas estratosféricas globales aumentaron inmediatamente después de los impactos, y luego cayeron por debajo de las temperaturas pre-impacto 2-3 semanas después, antes de elevarse lentamente a temperaturas normales.
Frecuencia de impactos
SL9 no es única en haber orbitado Júpiter durante un tiempo; cinco cometas, (incluyendo 82P / Gehrels, 147P / Kushida-Muramatsu, y 111P / Helin-romano-Crockett) se sabe que han sido capturados temporalmente por el planeta. Órbitas cometarias alrededor de Júpiter son inestables, ya que serán altamente elíptica y probablemente sea fuertemente perturbado por la gravedad del Sol en apojove (el punto más alejado de la órbita del planeta).
Con mucho, el planeta más masivo del Sistema Solar , Júpiter puede capturar objetos con relativa frecuencia, pero el tamaño de SL9 hace que sea una rareza: un estudio post-impacto estima que los cometas 0,3 kilometros de impacto diámetro del planeta una vez en aproximadamente 500 años y los 1,6 kilometros (0,99 millas) de diámetro lo hacen sólo una vez cada 6.000 años.
Hay evidencia muy fuerte de que los cometas han sido previamente fragmentado y colisionó con Júpiter y sus satélites. Durante las misiones Voyager al planeta, los científicos planetarios identificaron 13 cadenas de cráteres en Calisto y tres en Ganimedes, cuyo origen era inicialmente un misterio. Cadenas de cráteres observados en la Luna menudo irradian de grandes cráteres, y se cree que es causada por los efectos secundarios de las eyecciones original, pero las cadenas en los jovianos lunas no condujeron de nuevo a un cráter más grande. El impacto de SL9 implica fuertemente que las cadenas se debían a los trenes de fragmentos cometarios interrumpidos chocando en los satélites.
Impacto del 19 de julio 2009
El 19 de julio de 2009, un nuevo punto negro sobre el tamaño del Océano Pacífico apareció en el hemisferio sur de Júpiter. Mediciones infrarrojas térmicas mostraron el lugar del impacto era cálido y análisis espectroscópico detectan la producción de exceso de amoníaco caliente y polvo rico en sílice en las regiones superiores de la atmósfera de Júpiter. Los científicos han llegado a la conclusión de que había ocurrido otro evento de impacto, pero esta vez un objeto más compacto y fuerte, probablemente un pequeño asteroide sin descubrir, era la causa.
Júpiter como una "aspiradora cósmica"
El impacto de SL9 resaltó el papel de Júpiter como una especie de "aspiradora cósmica" (o en deferencia a correspondencias planetarias de los antiguos a los principales órganos del cuerpo humano, una especie de "hígado cósmica") para el Sistema Solar interior. Fuerte influencia gravitacional del planeta lleva a muchos pequeños cometas y asteroides que chocan con el planeta, y se cree que la tasa de impactos de cometas en Júpiter que ser entre dos mil ocho mil veces mayor que la tasa en la Tierra. Si Júpiter no estuviera presente, la probabilidad de impactos de asteroides con planetas interiores del Sistema Solar sería mucho mayor.
La extinción de los dinosaurios a finales del Cretácico período general se cree que han sido causados por el Cretácico-Paleógeno evento de impacto que creó el Cráter de Chicxulub, lo que demuestra que los impactos son una seria amenaza para la vida en la Tierra. Los astrónomos han especulado que sin Júpiter para absorber potenciales impactadores, eventos de extinción podrían haber sido más frecuentes en la Tierra y la vida compleja podrían no haber sido capaces de desarrollar. Esto es parte del argumento utilizado en la Hipótesis de la tierra rara.
En 2009, se demostró que la presencia de un planeta más pequeño en la posición de Júpiter en el Sistema Solar podría aumentar la tasa de impactos de cometas en la Tierra de manera significativa. Un planeta de la masa de Júpiter todavía parece proporcionar una mayor protección contra los asteroides, pero el efecto total sobre todos los cuerpos orbitales dentro del Sistema Solar no está claro.
