D / 1993 F2 (Cipész-Levy)
D / 1993 F2 (Cipész-Levy)Hajlam | 94,23333 ° |
---|
Mag átmérője | 1,8 km |
---|
Felfedezők | Carolyn S. cipész , Eugene M. cipész , David H. Levy , Philippe Bendjoya |
---|---|
Keltezett | 1993. március 24 |
Megnevezések | D / 1993 F2 |
A Shoemaker-Levy 9 , hivatalosan D / 1993 F2 (Shoemaker-Levy) néven , néha pedig rövidítésként SL9 néven szerepel , egy üstökös, amely a Jupiter bolygó megközelítése során szakított fel, majd ütközött vele a 16. és 1994. július 22. Ez biztosította a Naprendszer két objektuma közötti ütközés első közvetlen megfigyelését a Földön kívül . Sok médiavisszhangot váltott ki, és az üstökösöt világszerte szorosan megfigyelték a csillagászok . Az ütközés új információkat hozott a Jupiterről, és kiemelte szerepét a Naprendszeren belüli űrhulladékok csökkentésében .
Az üstökösöt Carolyn és Eugene Shoemaker , Quebecer David Levy és a francia Philippe Bendjoya amerikai csillagászok fedezték fel ; ez a kilencedik üstökös, amelyet a Cipész és David Levy együttműködésével fedeztek fel . Éjjel észlelik az üstökösöt 1993. március 24Egy fényképet hozott a Schmidt távcső 40 centiméter a Megfigyelő Palomar a California . Ez az első üstökös, amelyet egy bolygó körül keringenek, és valószínűleg a bolygó már 20-30 évvel korábban elfogta.
A számítások kimutatták, hogy az üstökös szokatlan, töredezett alakja összekapcsolódik egy korábbi, Jupiter közelében 1992 júliusában történt járattal . Ebben az időben a Shoemaker-Levy 9 üstökös pályája átlépi a Jupiter Roche-határát , és a Jupiter árapályerei az üstökös különböző darabokra választására hatnak. Ezt követően legfeljebb 2 km átmérőjű töredékek sorozataként figyelhető meg . Ezeket a fragmentumokat ütköznek a déli féltekén a Jupiter közötti 16. és a 1994. július 22egy sebesség mintegy 60 kilométer másodpercenként . Ezen esemény során a töredékek hatásai által hagyott jelentős "hegek" jobban láthatóak, mint a híres Nagy Vörös Folt, és több hónapig fennmaradnak.
Csillagászok, Carolyn S. Shoemaker , Eugene M. Shoemaker , David H. Levy és Philippe Bendjoya (egy fiatal francia diák) felfedezték a Shoemaker-Levy 9 üstökösöt éjjel. 1993. március 24miközben megfigyelési programot vezetnek, amelynek célja a Földhöz közeli tárgyak felfedezése . Az üstökös a kaliforniai Mount Palomar Obszervatórium 0,4 méteres Schmidt-távcsövével készült fényképen jelenik meg. Az üstökös tehát véletlenszerű felfedezés, de gyorsan elhomályosítja fő megfigyelési programjuk eredményeit.
A Cipész-Levy 9 üstökös a kilencedik periodikus üstökös (a keringési periódus legfeljebb 200 év), amelyet a Cipész és Levy fedezett fel, innen ered a neve. Tizenegyedik üstökösfelfedezésük, két különböző, nem periodikus üstökös felfedezése mellett, amelyek különböző nómenklatúrát használnak. A felfedezés jelentette be análisan Kör 5725 on 1993. március 27.
A Comet Shoemaker-Levy 9 legelső képe már azt jelzi, hogy szokatlan, mert úgy tűnik, hogy több magot mutat egy hosszúkás régióban, körülbelül 50 ívmásodperc hosszú és 10 ívmásodperces széles. Brian Marsden, az IAU Központi Irodája ekkor azt írta, hogy az üstökös csak 4 fokos távolságra van a Jupitertől a Földről nézve, és hogy mindez nyilvánvalóan egy látóvonal közvetlen hatása lehet, saját mozdulata arra enged következtetni, hogy fizikailag közel az óriás bolygóhoz. Emiatt feltételezi, hogy az üstökös mozgását megváltoztatja a Jupiter gravitációja.
Az új üstökös orbitális tanulmányai azt mutatják, hogy a Jupiter körül kering, és nem a Nap körül, az összes többi ismert üstökössel ellentétben. Pályája nagyon gyengén kapcsolódik a Jupiterhez, körülbelül kétéves időtartammal, a Jupitertől pedig a legtávolabb 0,33 csillagászati egységgel. A bolygó körüli elliptikus pályája erősen excentrikus (e = 0,9986).
Az üstökös orbitális mozgásának kiszámításával kiderül, hogy egy ideje a Jupiter körül kering. Valószínűleg a 70-es évek elején készítették el egy nappályáról, bár a rögzítés már az 1960-as évek közepén megtörténhetett. Más megfigyelők találták az üstökös képeit, mielőtt aMárcius 24, nevezetesen Kin Endate a fényképen kiállítvaMárcius 15, Satoru Ōtomo leMárcius 17valamint egy Eleanor Helin által vezetett csapat aMárcius 19. Hónap előtti kép nincs1993. márciusnem található. Mielőtt a Jupiter elfogta volna az üstökösöt, valószínűleg egy rövid ideig tartó üstökös volt az afélia a Jupiter pályáján belül, a perihélion pedig az aszteroida övén belül .
A tér térfogatát, amelyben egy tárgy a Jupiter körül kering, a Jupiter- domb gömb (vagy Roche-gömb) határozza meg, 50,6 millió kilométer (0,338 AU) sugárral. Amikor az üstökös az 1960-as évek végén vagy az 1970-es évek elején a Jupiter közelében halad el, akkor az aféliója közelében van, majd kissé a Jupiter-domb gömbjében van. A Jupiter nagy gravitációja az üstökösöt a bolygó felé tereli. Az üstökösnek a Jupiterhez képest nagyon kicsi elmozdulása miatt szinte közvetlenül a bolygó felé tart, ezért erős excentrikus pályán mozog (az ellipszis ezért szinte lapos).
Az üstökös láthatóan nagyon közel ment a Jupiterhez 1992. július 7, alig több mint 40 000 km- re a bolygó felhőjétől - olyan távolság, amely kevesebb, mint a Jupiter sugara, amely körülbelül 70 000 km, és a Métis pályán , a Jupiterhez legközelebb eső hold, valamint a bolygó Roche-határától, amelyen belül az árapályerők elég erősek ahhoz, hogy dezorganizálja vagy széttöri az üstökösöt, csak a gravitáció tartja fenn. Bár az üstökös korábban a Jupiterhez fordult, aJúlius 7úgy tűnik, hogy messze a legközelebb van, és valószínűleg az üstökös töredezettsége ekkor fordul elő. Az üstökös minden egyes töredékét az ábécé betűjével jelöljük, az A töredéktől a W töredékig, ezt a módszert már korábban is alkalmaztuk töredezett üstökösöknél.
A bolygócsillagászok számára érdekes tulajdonság, hogy a legjobb orbitális megoldások azt sugallják, hogy az üstökös 45 000 km- t halad el Jupiter központjától, olyan távolságra, mint a bolygó sugara, ami azt jelenti, hogy nagy a valószínűsége annak, hogy a Shoemaker-Levy 9 ütközik Jupiter a hónapban1994. július. A tanulmányok azt is sugallják, hogy a töredéksorozatnak körülbelül öt napig aktívan be kell lépnie a Jupiter légkörébe.
Egy olyan üstökös felfedezése, amely ütközhet a Jupiterrel, nagy zűrzavart okoz a csillagászati közösségben és azon túl is, mivel a csillagászok még soha nem látták a Naprendszer két fontos testének ütközését. Az üstökösről számos tanulmány készül, és mivel pályája világosabbá válik, az ütközés lehetősége bizonyossá válik. Az ütközésnek egyedülálló lehetőséget kell kínálnia a tudósok számára, hogy megfigyeljék a Jupiter légkörének belső terét, mivel vélhetően az ütközések anyagkitöréseket okoznak a légkör olyan rétegeiből, amelyeket általában felhők rejtenek el.
A csillagászok becslése szerint az üstökös látható töredékei néhány száz métertől néhány kilométer átmérőig változnak, ami arra utal, hogy az eredetileg előforduló üstökös magja egyik oldalról a másikra több mint 5 km lehetett, összehasonlítva ez egy kicsit nagyobb, mint a Hyakutake üstökös , amely nagyon fényessé vált, amikor 1996-ban a Föld közelében haladt el. Az ütközést megelőző viták egyike az, hogy meg kell tudni, hogy ezeknek a kis testeknek a hatásai láthatók lesznek a Földről, kivéve felvillan, amikor felbomlanak, mint az óriási meteorok. Egyesek azt sugallják, hogy a becsapódások hatásai szeizmikus hullámok terjedését eredményezik a bolygón, a sztratoszférikus köd növekedését a bolygón az ütközés során leadott por és a Jupiter gyűrűinek tömegének növekedése miatt . De mivel egy ilyen ütközés megfigyelésére eddig nem volt példa, a csillagászok körültekintően jósolják az esemény során bekövetkező hatásokat.
A türelmetlenség az ütközések várható időpontjának közeledtével növekszik, és a csillagászok felkészítették földi teleszkópjaikat a Jupiter megfigyelésére. Számos csillagvizsgáló ugyanezt teszi, köztük a Hubble űrtávcső , a Rosat német röntgensugárzás megfigyelésére szolgáló műhold és különösen a Galileo űrszonda , miközben a Jupiterrel 1995-re tervezett találkozóra tartanak. A hatások a Jupiter oldalán jelentkeznek. , egy olyan arc, amely nem látható a Földről, de a Galileo szonda a bolygótól 1,6 AU távolságra helyezkedik el. Ezenkívül a Jupiter gyors forgása (valamivel kevesebb, mint 10 óra) lehetővé teszi, hogy az ütközési helyeket csak néhány perccel az ütközés után mutassák meg a földi megfigyelőknek.
Két másik műhold is megfigyelést végez a becsapódáskor: az eredetileg napfényes megfigyelésekre tervezett Ulysses űrszonda 2,6 AU távoli helyéről a Jupiter felé orientálódik, és a távoli Voyager 2 szonda a Jupitertől 44 AU távolságra helyezkedik el. a Naprendszer a Neptunussal való 1989-es találkozója után a tervek szerint 1–390 kHz tartományban rögzít rádióadásokat .
Az első hatás: 1994. július 1620 óra 13 perckor UTC-kor , amikor a fragmens körülbelül 60 km / s sebességgel ütközik a Jupiter déli féltekéjére . A Galileo szonda fedélzetén lévő műszerek ezután olyan tűzgömböt észlelnek, amely eléri a 24 000 K körüli hőmérsékleti csúcsot (míg a Jupiter felhőinek tetején az átlagos hőmérséklet közel 130 K ), majd meghosszabbodik, és 40 másodperc múlva a hőmérséklet gyorsan csökken, közel 1500 K . A tűzgolyó sugara gyorsan elérte a 3000 km-t meghaladó magasságot . Néhány perccel a tűzgolyó észlelése után a Galileo ismét észleli a hő növekedését, valószínűleg a bolygó csapadékát követően kidobott anyagokkal kapcsolatban. A földi megfigyelők rövid időn belül a kezdeti becsapódás után észlelhetik a bolygó korongja fölé emelkedő tűzgömböt.
A csillagászok azt várták, hogy tűzgömböket látnak a becsapódásoktól, de nem voltak biztosak abban, hogy a hatások légköri hatásai láthatóak lesznek-e a Földről. A megfigyelők ekkor az első becsapódás után hatalmas fekete foltot látnak. A sötét jel kis teleszkópokkal is látható, és közel 6000 km-re nyúlik el (nagyjából a Föld sugara ). Ezt a foltot és az azt követő sötét foltokat az ütközési törmelék hatásaként értelmezik, és markánsan aszimmetrikusak, félholdakat képeznek az ütközés irányában.
Az elkövetkező hat napban 21 különféle hatást regisztráltak, amelyek közül a legjelentősebbek a következők voltak Július 18a 7 h 33 UTC, amikor a fragmentum G ütött Jupiter. Ez a hatás óriási sötét foltot hoz létre, több mint 12 000 km széles, és a felszabaduló egyenértékű energiát a TNT hat teratonjára becsülik (a világ nukleáris arzenáljának 600-szorosa). A két hatásJúlius 19, 12 órás különbséggel a "G töredék" által okozott ütésjelekhez hasonló méretűek, és a becsapódások egészen 2006 Július 22amikor a W töredék eléri a bolygót.
A megfigyelők azt remélték, hogy a hatások első pillantást engednek nekik arra, mi rejlik a Jupiter felhő teteje alatt, de az üstökös töredékei kis mennyiségű anyagot dobtak a felső légkörbe. Spektroszkópiai vizsgálatok kiderült abszorpciós vonalak a Jupiter spektrum kapcsolatos dikén (S 2) és a szén-diszulfid (CS 2), Az első észlelési a Jupiter, és csak a második érzékelési S 2egy égitesten . Más molekulák észlel, például ammónia (NH 3) És hidrogén-szulfid (H 2 S). A kapott kén mennyisége sokkal nagyobb, mint amire egy kis üstökösmagban számíthatunk, ami azt mutatja, hogy a Jupiter anyaga van jelen. Az oxigént tartalmazó molekulákat, például a kén-dioxidot azonban a csillagászok meglepetésére nem észlelik.
Ezen molekulák mellett nehéz atomok, például vas , magnézium és szilícium kibocsátását detektálják, olyan koncentrációkban, amelyek kompatibilisek az üstökösmagban találhatóakkal. Jelentős mennyiségű vizet detektálunk spektroszkópiával, de a vártnál kevesebbet, ami azt jelenti, hogy vagy a vízrétegnek a felhők alatt kellett lennie, és a vártnál vékonyabbnak kellett lennie, vagy hogy az üstököstöredékek nem hatoltak be elég mélyen. A kis mennyiségű vizet később megerősítette a Galileo légköri szonda, amely közvetlenül feltárta a Jupiter légkörét.
Az ütközések hatalmas szeizmikus hullámokat generálnak, amelyek 450 m / s sebességgel terjednek a bolygón, és a legerősebb becsapódás után több mint két órán keresztül figyelhetők meg. A hullámoknak stabil légköri rétegben kell terjedniük, amely hullámvezetőként működik, és egyes tudósok úgy vélik, hogy ennek a stabil rétegnek a troposzféra hipotetikus vízfelhőjében kell elhelyezkednie . Úgy tűnik azonban, hogy más bizonyítékok arra utalnak, hogy az üstökös töredékei nem érték el a vízréteget, és ehelyett a sztratoszférában terjedtek a hullámok .
A rádiós megfigyelések szerint a főbb becsapódások után 21 cm-es hullámhosszon folyamatosan nő a folyamatos emisszió , amely a bolygó normál emissziójának 120% -án éri el csúcspontját. Ez valószínűleg annak a szinkrotron sugárzásnak köszönhető, amelyet a relativisztikus elektronok - a fénysebességhez közeli sebességű elektronok - a becsapódást követően a Jupiter magnetoszférájába történő befecskendezése okoz .
Körülbelül egy órával a "K-fragmens" Jupiteren történő ütközése után a megfigyelők az aurora emissziót rögzítették az ütközési zóna közelében, valamint a becsapódás helyének antipódján , tekintettel a Jupiter erős mágneses mezőjére . Ezen kibocsátások eredetét nehéz megállapítani, mivel nincsenek ismeretek a Jupiter belső mágneses mezőjéről és az ütközési helyek geometriájáról. Az egyik magyarázat azt sugallja, hogy az ütközési zónától felfelé gyorsuló lökéshullámok felgyorsították a töltött részecskéket ahhoz, hogy aurorális emissziót okozzanak. Ez a jelenség gyakrabban társul a gyorsan mozgó napszél részecskékkel, amelyek a mágneses pólus közelében lévő bolygó légkörébe ütköznek .
A csillagászok azt javasolta, hogy a hatások is jelentős hatást gyakorol a tórusz az Io , tórusz nagy energiájú részecskék, ami összeköti a Jupiter holdja az Io nagyon vulkáni. Nagy felbontású spektroszkópiai vizsgálatok azt mutatják, hogy az ionsűrűség, a forgási sebesség és a hőmérséklet változásai az ütközés idején és az ütközés után valójában a normál határokon belül vannak.
Az egyik meglepetés a hatásokat követően az alacsony vízmennyiség a korábbi előrejelzésekhez képest. A becsapódás előtt a Jupiter légkörére vonatkozó modellek azt mutatták, hogy a legnagyobb töredékek repedése 30 kilopascál és néhány tíz megapascál (0,3 és néhány száz bar) közötti légköri nyomáson következik be, amelyek közül egyesek azt jósolják, hogy az üstökös behatol egy rétegbe. vizet és kékes leplet hoz létre a Jupiter ezen régiója felett.
A csillagászok nem figyelnek nagy mennyiségű vizet ütközések után, és a későbbi hatástanulmányok azt mutatják, hogy az üstököstöredékek töredezése és pusztulása egy "légrobbantás" során valószínűleg a vártnál jóval nagyobb magasságokban következett be, és nagyobb töredékek pusztultak el, amikor a nyomás eléri a 250-et. kPa, jóval a vízréteg várható mélysége felett. A kisebb töredékek valószínűleg még a felhőréteghez érve elpusztították magukat.
A hatások több hónapig látható hegeket hagynak a Jupiteren . Néhányan nagyon fontosak, és a megfigyelők úgy jellemzik őket, hogy azok láthatóbbak, mint a nagy piros folt . A bolygón eddig végzett összes megfigyelés közül ezek a foltok valószínűleg az egyik legfontosabb átmeneti sajátosság, amelyet valaha megfigyeltek, és bár a nagy vörös folt figyelemre méltó színű, nincsenek akkora és sötét színű foltok, mint amelyek Shoemaker-Levy hatásaitól 9 még nem volt feljegyezve.
A spektroszkópiai megfigyelések azt is feltárják, hogy az ammónia és a szén-diszulfid legalább tizennégy hónapig fennmaradt a légkörben, miután a sztratoszférában jelen lévő jelentős mennyiségű ammóniával ütközött, nem pedig a troposzférában szokásos helyen.
Minden elvárással szemben a légkör hőmérséklete a szokásos szintre csökken, és a legnagyobb hatású helyeken sokkal gyorsabban, mint a legkisebbeknél: a legfontosabb régiókban a hőmérséklet-emelkedés 15 000 és 20 000 km közötti területen történt , majd a becsapódást követő héten visszaesett a normális szintre. A legkisebb területeken a környezetnél 10 K-val magasabb hőmérséklet csaknem két hétig tart. A sztratoszféra globális hőmérséklete az ütközés után azonnal emelkedett, majd két-három héttel később az ütközés előtti hőmérséklet alá csökkent, majd lassan normál hőmérsékletre emelkedett.
A Cipész-Levy 9 üstökös nem az egyetlen, aki egy ideje a Jupiter körül keringett; öt másik üstökös, köztük a 82P / Gehrels , a 147P / Kushida-Muramatsu és a 111P / Helin-Roman-Crockett köztudottan ideiglenesen elfogta a bolygót. A Jupiter körüli kometrikus pályák instabilak, mivel nagyon elliptikusak és hajlamosak arra, hogy erősen megzavarják őket a Nap gravitációja apogeájánál (a pálya legtávolabbi pontja a bolygótól). A Jupiter messze a Naprendszer legnagyobb tömegű bolygója, és meglehetősen gyakran képes objektumokat megfogni, de a Shoemaker-Levy 9 mérete továbbra is ritka: egy ütés utáni tanulmány becslése szerint 0,3 km átmérőjű üstökösök 500 évente egyszer hatnak a bolygóra, és az 1,6 km átmérőjű csak 6000 évente egyszer.
Vannak bizonyítékok, amelyek azt mutatják, hogy az üstökösök korábban széttöredezettek és összeütköztek a Jupiterrel és műholdjaival. A Voyager a bolygó küldetések , bolygó szakemberek azonosították 13 lánc kráterek a Callisto és három Ganymedes , amelynek eredete rejtély. A Holdon megfigyelt kráterláncok gyakran kiterjednek olyan nagy kráterekre, amelyek kialakulása az első ejecta másodlagos hatásaihoz kapcsolódna, de a Jupiter holdjain a láncok nem vezetnek nagy eredeti kráterhez. A Shoemaker-Levy 9 hatása határozottan arra utal, hogy a láncok a műholdakba csapódó, rendezetlen üstökösdarabok sorozatából származnak.
A 2009. július 19, a Csendes-óceán nagyságú új sötét folt jelent meg a Jupiter déli féltekén. Az infravörös hőmérsékleti mérések azt mutatják, hogy az ütközés helye forró, és a spektroszkópiai elemzés során felesleges forró ammóniában és szilícium-dioxidban gazdag por keletkezik a Jupiter légkörének felső régióiban. A tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy újabb ütközés történt, de ezúttal egy kompaktabb és keményebb tárggyal, esetleg egy kicsi, nem megfigyelt aszteroidával.
A Shoemaker-Levy 9 üstökös ütközése bemutatja a Jupiter viselkedését, mint egyfajta "kozmikus porszívót" a Naprendszeren belül. A bolygó erős gravitációs hatása miatt sok kis üstökös és aszteroida csapódik be a bolygóra, és a Jupiterre gyakorolt üstököshatás mértéke a becslések szerint a Földéinek kétezer-nyolcezerszerese. Ha a Jupiter nem létezne, akkor nagyobb a valószínűsége annak, hogy az aszteroidák a Naprendszer más bolygóira hatnak.
Általában úgy gondolják, hogy a dinoszauruszok kihalását a krétakorszak végén egy kozmikus hatás okozta, amely a Chicxulub kráterből származott , ami azt mutatja, hogy a hatások jelentős veszélyt jelentenek a Föld életére. A csillagászok azt feltételezték, hogy a Jupiter bolygó nélkül, hogy feltartóztassa az esetleges ütközőket, a kihalást okozó események gyakoribbak lehetnek a Földön, és egy összetett életforma nem tudott volna kialakulni. Ez része a Ritka Föld hipotézisében használt érvelésnek .
Tanulmányok azt is mutatják, hogy egy kisebb bolygó jelenléte a Jupiter helyett a Naprendszerben jelentősen megnövelheti az üstökösök hatását a Földön. Úgy tűnik, hogy a Jupiter tömegű bolygó még mindig jobb védelmet nyújt az aszteroidák ellen, de a Naprendszer körül keringő testek által generált hatások teljes skálája nem ismert.
Az alábbi táblázat bemutatja a Shoemaker-Levy 9 23 azonosított töredékét, valamint a Jupiterrel való ütközés dátumát.
Töredék | Ütközés dátuma |
---|---|
NÁL NÉL | 1994.07.16 |
B | 1994.07.17 |
VS | 1994.07.17 |
D | 1994.07.17 |
E | 1994.07.17 |
F | 1994.07.18 |
G | 1994.07.18 |
H | 1994.07.18 |
J | 1994.07.19 |
K | 1994.07.19 |
L | 1994.07.19 |
M | 1994.07.20 |
NEM | 1994.07.20 |
P1 | 1994.07.20 |
P2 | 1994.07.20 |
Q1 | 1994.07.20 |
Q2 | 1994.07.20 |
R | 1994.07.21 |
S | 1994.07.21 |
T | 1994.07.21 |
U | 1994.07.21 |
V | 1994.07.22 |
W | 1994.07.22 |