Войти
 Шумейкер – Леви 9, разрушенная комета при столкновении. (всего 21 фрагмент, сделанный в июле 1994 г.) | |
| Открытие | |
|---|---|
| Обнаружено | Кэролайн Шумейкер. Юджин Шумейкер. Дэвид Леви |
| Дата открытия | 24 марта 1993 г. |
| Орбитальные характеристики | |
| Наклонение | 94,2 ° |
| Размеры | 1,8 км (1,1 мили) |
Комета Шумейкера – Леви 9 (, официально обозначенная D / 1993 F2 ) была кометой, которая распалась в июле 1992 года и столкнулась с Юпитером в Июль 1994, обеспечивая первое прямое наблюдение внеземного столкновения объектов Солнечной системы. Это вызвало широкое освещение в популярных средствах массовой информации, и за кометой внимательно наблюдали астрономы всего мира. Столкновение предоставило новую информацию о Юпитере и подчеркнуло его возможную роль в уменьшении космического мусора во внутренней части Солнечной системы.
Комета была обнаружена астрономами Кэролайн и Юджин М. Шумейкер и Дэвид Леви в 1993 году. Шумейкер-Леви 9 (SL9) был захвачен Юпитером и в то время находился на орбите планеты. Он был обнаружен в ночь на 24 марта на фотографии, сделанной 46-сантиметровым (18 дюймов) телескопом Шмидта в Паломарской обсерватории в Калифорнии. Это была первая активная комета, вращающаяся вокруг планеты, и, вероятно, она была захвачена Юпитером примерно 20–30 лет назад.
Расчеты показали, что его необычная фрагментированная форма возникла из-за предыдущего сближения с Юпитером в июле 1992 года. В то время орбита Шумейкера – Леви 9 проходила в пределах предела Роша Юпитера, и приливные силы Юпитера разорвали комету. Позднее комета наблюдалась как серия фрагментов диаметром до 2 км (1,2 мили). Эти фрагменты столкнулись с южным полушарием Юпитера в период с 16 по 22 июля 1994 года на скорости примерно 60 км / с (37 миль / с) (космическая скорость Юпитера ) или 216 000 км / ч (134 000 миль / ч). Видные шрамы от ударов были более заметны, чем Большое красное пятно, и сохранялись в течение многих месяцев.
При проведении программы наблюдений, предназначенных для обнаружения близких Земные объекты, Шумейкерс и Леви обнаружили комету Шумейкера – Леви 9 в ночь на 24 марта 1993 года на фотографии, сделанной с помощью 0,46 м (1,5 фута) телескопа Шмидта на Паломарская обсерватория в Калифорнии. Таким образом, комета была случайным открытием, но оно быстро затмило результаты их основной программы наблюдений.
Комета Шумейкера – Леви 9 была девятой периодической кометой (комета, орбитальный период которой составляет 200 лет или меньше), обнаруженных Сапожниками и Леви, отсюда и его название. Это было их одиннадцатое открытие в целом, включая открытие двух непериодических комет, которые используют другую номенклатуру. Об открытии было объявлено в Циркуляре МАС 5725 26 марта 1993 года.
Изображение открытия дало первый намек на то, что комета Шумейкера – Леви 9 была необычной кометой, поскольку на ней было несколько ядра в удлиненной области длиной около 50 угловых секунд и шириной 10 угловых секунд. Брайан Г. Марсден из Центрального бюро астрономических телеграмм отметил, что комета находилась всего в 4 градусах от Юпитера, если смотреть с Земли, и что, хотя это могло это эффект прямой видимости, ее видимое движение в небе предполагало, что комета физически находилась близко к планете.
Орбитальные исследования новой кометы вскоре показали что она вращалась вокруг Юпитера, а не Солнца, в отличие от всех других комет, известных в то время. Его орбита вокруг Юпитера была очень слабо связана с периодом около 2 лет и апоапсисом (точкой на орбите, наиболее удаленной от планеты) 0,33 астрономических единиц (49 миллионов километров. ; 31 миллион миль). Ее орбита вокруг планеты была эксцентричной (e = 0,9986).
Отслеживание орбитального движения кометы показало, что она некоторое время вращалась вокруг Юпитера. Вполне вероятно, что он был захвачен с солнечной орбиты в начале 1970-х годов, хотя захват мог произойти уже в середине 1960-х годов. Несколько других наблюдателей обнаружили изображения кометы на изображениях precovery, полученных до 24 марта, в том числе Kin Endate с фотографии, сделанной 15 марта, S. Отомо 17 марта и группа под руководством Элеонора Хелин по изображениям 19 марта. Изображение кометы на фотопластинке Шмидта, сделанное 19 марта, было идентифицировано 21 марта М. Линдгреном., в проекте по поиску комет около Юпитера. Однако, поскольку его команда ожидала, что кометы будут неактивными или в лучшем случае будут демонстрировать слабую пылевую кому, а SL9 имел своеобразную морфологию, его истинная природа не была признана до официального объявления 5 дней спустя. Не найдено никаких изображений, сделанных ранее, чем в марте 1993 года. До того как комета была захвачена Юпитером, она, вероятно, была короткопериодической кометой с афелием непосредственно внутри орбиты Юпитера и перигелием внутри пояса астероидов.
Объем пространства, в котором объект может вращаться вокруг Юпитера, определяется сферой Хилла Юпитера (также называемой сферой Роша). Когда комета проходила мимо Юпитера в конце 1960-х или начале 1970-х годов, она оказалась около своего афелия и оказалась немного внутри сферы Юпитерского холма. Гравитация Юпитера подтолкнула комету к нему. Поскольку движение кометы относительно Юпитера было очень небольшим, она упала почти прямо к Юпитеру, поэтому оказалась на орбите Юпитера с очень высоким эксцентриситетом, то есть эллипс был почти сплющен.
Комета, по-видимому, прошла очень близко к Юпитеру 7 июля 1992 года, чуть более чем на 40 000 км (25 000 миль) над вершинами облаков - меньшее расстояние, чем радиус Юпитера, равный 70 000 км (43 000 миль), и находится в пределах орбита внутренней луны Юпитера Метида и предел Роша планеты, внутри которого приливные силы достаточно сильны, чтобы разрушить тело, удерживаемое только силой тяжести. Хотя комета и раньше приближалась к Юпитеру близко, встреча 7 июля казалась намного более близкой, и предполагается, что в это время произошла фрагментация кометы. Каждый фрагмент кометы был обозначен буквой алфавита, от «фрагмента А» до «фрагмента W», практика, уже установленная на ранее наблюдавшихся разбитых кометах.
Более захватывающим для планетных астрономов было что лучшие орбитальные расчеты предполагали, что комета пройдет в пределах 45000 км (28000 миль) от центра Юпитера, что на расстоянии меньше радиуса планеты, а это означает, что существует чрезвычайно высокая вероятность столкновения SL9 с Юпитером в июле 1994 года. Исследования показали, что цепочка ядер проникнет в атмосферу Юпитера в течение примерно пяти дней.
Открытие того, что комета может столкнуться с Юпитером, вызвало большое волнение. внутри астрономического сообщества и за его пределами, поскольку астрономы никогда раньше не видели столкновения двух крупных тел Солнечной системы. Были предприняты интенсивные исследования кометы, и по мере того, как ее орбита стала более точной, возможность столкновения стала очевидной. Столкновение предоставит ученым уникальную возможность заглянуть внутрь атмосферы Юпитера, поскольку ожидалось, что столкновения вызовут извержения материала из слоев, обычно скрытых под облаками.
По оценкам астрономов, видимые фрагменты SL9 располагались в размер от нескольких сотен метров (около 1000 футов) до двух километров (1,2 мили) в поперечнике, предполагая, что исходная комета могла иметь ядро размером до 5 км (3,1 мили) в поперечнике - несколько больше, чем комета Хиякутаке, который стал очень ярким, когда он прошел близко к Земле в 1996 году. Перед столкновением велись большие споры о том, будут ли эффекты удара таких маленьких тел заметны с Земли, за исключением вспышки, когда они распадаются. как гигантские метеоры. Самый оптимистичный прогноз заключался в том, что большие асимметричные баллистические огненные шары поднимутся над лимбом Юпитера на солнечный свет, чтобы их можно было увидеть с Земли. Другими предполагаемыми последствиями столкновений были сейсмические волны, распространяющиеся по планете, усиление стратосферной дымки на планете из-за пыли от столкновений и увеличение массы Юпитерианская система колец. Однако, учитывая, что наблюдение такого столкновения было совершенно беспрецедентным, астрономы были осторожны в своих предсказаниях того, что могло бы показать это событие.
Юпитер в ультрафиолете (примерно через 2,5 часа после R влияние). Черная точка вверху: Ио транзитом Юпитера. 
Юпитер в инфракрасном, столкновение Шумейкера и Леви 9 (слева), Ио (справа) Ожидание росло по мере приближения предсказанной даты столкновения, и астрономы натренировали земные телескопы на Юпитере. Несколько космических обсерваторий сделали то же самое, в том числе Космический телескоп Хаббла, ROSAT рентгеновский спутник для наблюдения и значительно Космический корабль «Галилео», затем на пути к встрече с Юпитером, намеченной на 1995 год. Хотя столкновения произошли на стороне Юпитера, скрытой от Земли, Галилео, затем на расстоянии 1,6 а.е. (240 миллионов км; 150). миллионов миль) от планеты, смог увидеть столкновения, когда они произошли. Быстрое вращение Юпитера сделало места столкновения видимыми для наземных наблюдателей через несколько минут после столкновения.
Два других космических зонда вели наблюдения во время столкновения: космический корабль Ulysses, первоначально разработанный для наблюдений Солнца он был направлен на Юпитер с его местоположения на расстоянии 2,6 а.е. (390 миллионов км; 240 миллионов миль), а далекий зонд Вояджер 2 - примерно в 44 а.е. (6,6 миллиарда км). ; 4,1 миллиарда миль) от Юпитера и на пути из Солнечной системы после столкновения с Нептуном в 1989 году, был запрограммирован на поиск радиоизлучения в диапазоне 1–390 кГц и проводить наблюдения с помощью своего ультрафиолетового спектрометра.
Изображения космическим телескопом Хаббла огненного шара от первого удара, появившегося над краем планеты Первое столкновение произошло в 20:13 UTC 16 июля 1994 г., когда фрагмент ядра А вошел в южное полушарие Юпитера со скоростью около 60 км / с (35 миль / с). Приборы на Галилео обнаружили огненный шар, максимальная температура которого составила около 24000 K (23700 ° C; 42700 ° F), по сравнению с типичной температурой верхушки облаков Юпитера около 130 K (- 143 ° C; -226 ° F), а затем быстро расшириться и охладиться примерно до 1500 K (1230 ° C; 2240 ° F) через 40 секунд. Шлейф от огненного шара быстро достиг высоты более 3000 км (1900 миль). Через несколько минут после того, как был обнаружен ударный огненный шар, Галилей измерил возобновление нагрева, вероятно, из-за того, что выброшенный материал снова упал на планету. Земные наблюдатели обнаружили огненный шар, поднимающийся над краем планеты, вскоре после первого удара.
Несмотря на опубликованные прогнозы, астрономы не ожидали увидеть огненные шары от столкновений и заранее не имели представления, как Видны другие атмосферные эффекты от ударов с Земли. Вскоре после первого удара наблюдатели увидели огромное темное пятно. Пятно было видно даже в очень маленькие телескопы, и его диаметр составлял около 6000 км (3700 миль) (один радиус Земли). Считалось, что это и последующие темные пятна возникли из-за обломков от ударов и были заметно асимметричными, образуя серповидные формы перед направлением удара.
В течение следующих шести дней наблюдалось 21 отчетливое столкновение., с самым большим из них 18 июля в 07:33 UTC, когда осколок G ударил Юпитер. В результате удара образовалось гигантское темное пятно размером более 12 000 км (7 500 миль) в поперечнике, которое, по оценкам, высвободило энергию, эквивалентную 6 000 000 мегатонн в тротиловом эквиваленте (что в 600 раз превышает ядерный арсенал мира). Два удара с интервалом в 12 часов 19 июля создали следы от ударов, по размеру похожие на те, которые были нанесены осколком G, и удары продолжались до 22 июля, когда осколок W ударил планету.
Коричневые пятна отмечают места ударов на Юпитере в южном полушарии Наблюдатели надеялись, что столкновения дадут им первое представление о Юпитере под верхними слоями облаков, поскольку нижний материал обнажился под воздействием осколки кометы пробивают верхние слои атмосферы. Спектроскопические исследования выявили линий поглощения в спектре Юпитера из-за двухатомной серы (S2) и сероуглерода (CS 2), первое обнаружение либо на Юпитере, и только второе обнаружение S 2 в любом астрономическом объекте. Другие обнаруженные молекулы включали аммиак (NH 3) и сероводород (H2S). Количество серы, подразумеваемое количествами этих соединений, было намного больше, чем количество, которое можно было бы ожидать в небольшом кометном ядре, показывая, что обнаруживается материал изнутри Юпитера. К удивлению астрономов, молекулы, несущие кислород, такие как диоксид серы, не были обнаружены.
Как и эти молекулы, излучение от были обнаружены тяжелые атомы, такие как железо, магний и кремний, с содержанием, соответствующим тому, что было бы обнаружено в ядре кометы. Несмотря на то, что значительное количество воды было обнаружено спектроскопически, оно оказалось не таким большим, как предсказывалось ранее, а это означает, что либо слой воды, который, как предполагалось, существовал под облаками, был тоньше, чем предполагалось, либо осколки кометы не проникли достаточно глубоко.
Как и было предсказано ранее, столкновения породили огромные волны, которые пронеслись по Юпитеру со скоростью 450 м / с (1476 футов / с) и наблюдались в течение более двух часов после самых сильных столкновений. Считалось, что волны распространяются внутри стабильного слоя, действующего как волновод, и некоторые ученые полагали, что устойчивый слой должен находиться внутри гипотетического тропосферного водяного облака. Однако другие свидетельства, казалось, указывали на то, что фрагменты кометы не достигли слоя воды, а волны вместо этого распространялись внутри стратосферы.
Последовательность изображений Галилео, сделанное с интервалом в несколько секунд, показывающее появление огненного шара фрагмента W на темной стороне Юпитера Радионаблюдения показали резкое усиление излучения континуума на длине волны 21 см (8,3 дюйма) после сильнейших столкновений, пик которых составил 120% от нормального выброса планеты. Считалось, что это связано с синхротронным излучением, вызванным инжекцией релятивистских электронов - электронов со скоростями, близкими к скорости света - в юпитериан магнитосфера по ударам.
Примерно через час после того, как осколок К вошел в Юпитер, наблюдатели зафиксировали авроральное излучение вблизи области удара, а также на антиподе места удара относительно сильного магнитного поля Юпитера. Причину этих выбросов было трудно установить из-за незнания внутреннего магнитного поля Юпитера и геометрии мест падения. Одно из возможных объяснений заключалось в том, что ускоряющиеся вверх ударные волны от удара ускоряли заряженные частицы в достаточной степени, чтобы вызвать авроральное излучение, явление, более обычно связанное с быстро движущимися частицами солнечного ветра, ударяющими о атмосферу планеты вблизи магнитный полюс.
Некоторые астрономы предположили, что удары могут оказать заметное влияние на тор Ио, тор частиц высоких энергий, соединяющих Юпитер с высокоэнергетическими вулканический спутник Ио. Спектроскопические исследования с высоким разрешением показали, что изменения плотности ионов , скорости вращения и температуры во время удара и после него находились в пределах нормы.
Voyager 2 не удалось ничего обнаружить, а расчеты показали, что огненные шары были чуть ниже предела обнаружения корабля. Улисс также ничего не обнаружил.
Красноватый, асимметричный рисунок выброса Было разработано несколько моделей для вычисления плотности и размера Shoemaker – Levy 9. Была рассчитана его средняя плотность. быть около 0,5 г / см (0,018 фунта / куб. дюйм); распад гораздо менее плотной кометы не напоминал бы наблюдаемую цепочку объектов. Размер родительской кометы был рассчитан примерно на 1,8 км (1,1 мили) в диаметре. Эти прогнозы были одними из немногих, которые были фактически подтверждены последующими наблюдениями.
Одним из сюрпризов столкновений было то, что обнаружилось небольшое количество воды по сравнению с предыдущими прогнозами. До столкновения модели атмосферы Юпитера показали, что разрушение наиболее крупных фрагментов будет происходить при атмосферном давлении от 30 килопаскалей до нескольких десятков мегапаскалей (от 0,3 до нескольких сотен бар ), с некоторыми предсказаниями, что комета проникнет сквозь слой воды и создаст голубоватую пелену над этой областью Юпитера.
Астрономы не наблюдали большого количества воды после столкновений и более поздних исследований столкновений было обнаружено, что фрагментация и разрушение осколков кометы при «воздушном взрыве», вероятно, произошло на гораздо большей высоте, чем предполагалось ранее, причем даже самые большие фрагменты разрушались, когда давление достигало 250 кПа (36 фунтов на квадратный дюйм), значительно выше ожидаемой глубины водного слоя. Более мелкие фрагменты, вероятно, были разрушены еще до того, как достигли облачного слоя.
Видимые шрамы от ударов можно было увидеть на Юпитере в течение многих месяцев. Они были чрезвычайно заметными, и наблюдатели описали их как даже более заметные, чем Большое красное пятно. Поиск исторических наблюдений показал, что пятна, вероятно, были наиболее заметными переходными элементами, которые когда-либо видели на планете, и что, хотя Большое Красное Пятно примечательно своим ярким цветом, нет пятен такого размера и темноты, как те, которые были вызваны ударами SL9. когда-либо регистрировались до или после.
Спектроскопические наблюдатели обнаружили, что аммиак и сероуглерод сохраняются в атмосфере в течение как минимум четырнадцати месяцев после столкновений, при этом присутствует значительное количество аммиака в стратосфере, а не в тропосфере.
Как ни странно, атмосферная температура упала до нормального уровня гораздо быстрее в более крупных местах столкновения, чем в более мелких: в более крупных местах столкновения температуры были ниже поднялся над областью шириной от 15 000 до 20 000 км (от 9300 до 12 400 миль), но вернулся к нормальному уровню в течение недели после удара. На небольших участках температура на 10 К (18 ° F) выше температуры окружающей среды сохранялась почти две недели. Глобальная температура в стратосфере повысилась сразу после столкновения, затем через 2–3 недели упала ниже температуры до столкновения, а затем медленно поднялась до нормальной температуры.
A цепочка кратеров на Ганимед, вероятно, вызванный подобным ударным событием. Изображение охватывает область примерно 190 км (120 миль) через SL9 не уникален тем, что какое-то время находился на орбите Юпитера; пять комет (включая 82P / Герелса, 147P / Кушида-Мурамацу и 111P / Хелин-Роман-Крокетт ), как известно, были временно захвачены планета. Кометные орбиты вокруг Юпитера нестабильны, так как они будут сильно эллиптическими и, вероятно, будут сильно возмущены гравитацией Солнца в апохове (самой дальней точке на орбите. с планеты).
Юпитер, безусловно, самая массивная планета в Солнечной системе, может довольно часто захватывать объекты, но размер SL9 делает это редкостью: одно исследование после столкновения оценило кометы в 0,3 км. (0,19 мили) в диаметре сталкиваются с планетой примерно раз в 500 лет, а эти 1,6 км (0,99 мили) в диаметре делают это только раз в 6000 лет.
Есть очень веские доказательства того, что кометы ранее были фрагментированы и столкнулся с Юпитером и его спутниками. Во время полетов к планете "Вояджер" ученые-планетологи идентифицировали 13 цепей кратеров на Каллисто и три на Ганимеде, происхождение которых изначально было загадкой. Цепочки кратеров, наблюдаемые на Луне, часто исходят из больших кратеров, и считается, что они вызваны вторичными ударами первоначального выброса, но цепочки на юпитерианских спутниках не вели обратно к кратер побольше. Воздействие SL9 явно подразумевало, что цепи возникли в результате врезания цепей разорванных фрагментов кометы в спутники.
19 июля 2009 г., ровно через 15 лет после После столкновения SL9 в южном полушарии Юпитера появилось новое черное пятно размером с Тихий океан. Тепловые инфракрасные измерения показали, что место падения было теплым, а спектроскопический анализ обнаружил образование избыточного горячего аммиака и богатой кремнеземом пыли в верхних частях атмосферы Юпитера. Ученые пришли к выводу, что произошло еще одно столкновение, но на этот раз причиной стал более компактный и сильный объект, вероятно, небольшой неоткрытый астероид.
Влияние SL9 подчеркнуло роль Юпитера как «космического пылесоса» для внутренней части Солнечной системы (барьер Юпитера ). Сильное гравитационное влияние планеты приводит к тому, что множество маленьких комет и астероидов сталкиваются с планетой, а скорость столкновения комет с Юпитером, как считается, в 2000-8000 раз выше, чем на Земле.
Обычно считается, что вымирание динозавров в конце мелового периода было вызвано ударным событием меловой и палеогеновый, в результате которого образовался кратер Чиксулуб., демонстрируя, что столкновения представляют собой серьезную угрозу жизни на Земле. Астрономы предположили, что без Юпитера, который мог бы уничтожить потенциальные столкновения, на Земле могли бы происходить более частые вымирания, а сложная жизнь могла бы не развиться. Это часть аргумента, используемого в гипотезе редкой Земли.
В 2009 году было показано, что присутствие меньшей планеты в месте расположения Юпитера в Солнечной системе могло бы значительно увеличить скорость столкновения комет с Землей. Планета с массой Юпитера, кажется, по-прежнему обеспечивает повышенную защиту от астероидов, но общее влияние на все орбитальные тела в Солнечной системе неясно. Эта и другие недавние модели ставят под сомнение природу влияния Юпитера на столкновения с Землей.
 | На Викискладе есть средства массовой информации, связанные с кометой Шумейкера-Леви 9. |
Этот аудиофайл был создан на основе редакции этой статьи от 14 апреля 2006 г. и не отражает последующих редакций. ()