Падения кометы шумейкеров леви 9 на юпитер. Падение кометы на юпитер

Вызвало необычайный интерес широкой общественности в связи с разнообразием проблем, связанных с этим явлением.

Традиционные научные проблемы - это, во-первых, новое о самой комете, например о химическом составе ее ядра, особенностях пылевой компоненты, вспышечной активности и т. д.; во-вторых, это уникальная возможность прямого изучения химического состава поверхностных слоев Юпитера. Здесь были получены неожиданные результаты: наблюдатели зарегистрировали сильное излучение линий металлов, которых никак не предполагалось найти в поверхностных слоях Юпитера в таком количестве; также было обнаружено значительное количество серы как в виде самой молекулы S 2 , так и в виде других серосодержащих молекул. Третья научная проблема - это исследование эффектов, связанных непосредственно со взрывами при падении осколков на Юпитер. К ним относятся энерговыделение самих взрывов, распространение , а также исследование фотохимических реакций, протекающих в процессе взрыва и распространения ударной волны. Ученые зарегистрировали многократное превышение концентрации ряда веществ в местах падения осколков кометы по сравнению с тем, что ожидалось найти в поверхностных слоях Юпитера, например серы, окиси углерода СО, а также молекул CS 2 и CS. В каждом месте падения самых крупных кометных осколков ученые обнаружили 100 млн т окиси углерода, 3 млн т сульфида углерода CS 2 и 300 тысяч т моносульфида углерода CS, что во много тысяч раз больше нормального содержания этих веществ в атмосфере Юпитера.

Существует, однако, специфический аспект рассматриваемого явления, который вызывает интерес широкой общественности: защита Земли от объектов, приходящих из космоса. Наиболее вероятно столкновение с Землей таких космических тел, как и кометы, сближающиеся с Землей. Подобные столкновения могут привести как к локальным разрушениям, так и к глобальной катастрофе: разрушение атомных станций, нефтепроводов, складов боеприпасов и других объектов энерговооруженности государств.

Наиболее опасны для Земли астероиды диаметром 10-100 м, количество которых по имеющимся оценкам достигает сотен тысяч в околоземном пространстве. Астероиды диаметром 10 м падают на Землю примерно 1 раз в 4 года. Для астероидов диаметром около 100 м прогнозируется одно столкновение примерно за 9000 лет. Наконец для астероида диаметром в 1 км одно столкновение с Землей может произойти за 50 000 лет. Разумеется, такое столкновение может вызвать гибель всей цивилизации. Хотя вероятность падения астероидов на Землю мала, вероятность риска гибели отдельного человека в результате такого столкновения сравнима с вероятностью гибели в авиакатастрофе или в результате аварии на атомной электростанции. Проблема совместной защиты Земли государствами с различными политическими устройствами от астероидов и комет, сближающихся с Землей, весьма актуальна и требует долговременных совместных усилий многих стран мира в области фундаментальных астрономических, экологических, ракетно-космических и международно-правовых исследований.

Цель данной статьи - показать, что дало наблюдение столкновения кометы Шумейкеров-Леви 9 с Юпитером для астрономической науки, какие возникли в связи с этим новые идеи и новые направления в самых различных и на первый взгляд далеких друг от друга разделах астрономии.

2. Расщепление кометных ядер

Как часто происходит расщепление комет на отдельные осколки? Комета, привлекшая внимание ученых к этому явлению, была открыта 25 марта 1993 года астрономами Эжени и Каролин Шумейкерами и Давидом Леви. Они первыми установили ее необычную структуру: 21 кометный фрагмент образовали строгую линейную цепь (кометный поезд ).

Ранее, в 1982 году американский ученый З. Секанина, проанализировав все кометные явления за период времени с 1846 по 1976 годы, выделил 21 случай, которые он интерпретировал как расщепление комет. Более детальный анализ современных наблюдений, представляющих ПЗС-изображения (то есть изображения, полученные с помощью панорамного фотоэлектрического приемника) 49 реальных комет, выполнен Я. Ченом и Д. Джевиттом. Они обнаружили три случая настоящего развала комет, и сделали следующие выводы:

1) вероятность кометного расщепления можно оценить как одно событие за 100 лет, причем эта вероятность слабо зависит от гелиоцентрического расстояния;

2) расщеплению подвержены как долгопериодические (с периодом обращения P > 200 лет), так и короткопериодические (P

3) вероятность расщепления не зависит от положения кометы до или после перигелия (кратчайшего расстояния до Солнца);

4) хотя сам факт расщепления и кажется обусловленным сближением с Солнцем, тем не менее известны случаи расщепления и на больших гелиоцентрических расстояниях вплоть до 9 а.е., например комета Виртанена (1954 год).

На рис. 1 представлены три известных случая расщепления в виде картины распределения поверхностной яркости (ПЗС-изображение) объекта.

3. Как часто возникает кометный поезд

Когда мы говорим о явлении расщепления или развала, то интуитивно подразумеваем распад на два или, в крайнем случае, на несколько осколков. Но комета Шумейкеров-Леви 9 предстала перед нами в виде непрерывной цепочки, состоящей из 21 осколка (некоторые ученые считают, что их было 25). Насколько часты в природе такие случаи? Сразу же после открытия кометного поезда , связанного с кометой Шумейкеров-Леви 9, американские ученые Х. Мелош из Лунно-планетной лаборатории Аризонского университета и П. Шенк из Лунно-планетного института Хьюстона обратили внимание на существование цепочек кратеров на спутниках Юпитера Ганимед и Каллисто (см. рис. 2 и 3). Все цепочки на поверхности Каллисто и Ганимеда идеально сохраняют свою линейность. Мелош и Шенк исследовали морфологию кратерных цепей и пришли к выводу, что все они могли бы образоваться в случае падения кометных цепочек типа Шумейкеров-Леви 9. Если считать, что цепочки кратеров образовались в предшествующий период времени также в результате падения комет, разрушенных гравитационным возмущением со стороны Юпитера, то можно сделать оценку масс кометных фрагментов для каждой цепочки кратеров. Рисунок 4 показывает, какие массы должны были бы иметь фрагменты предполагаемой кометы для создания цепи кратеров, наблюдаемых на Каллисто и Ганимеде. Интересен рис. 5, показывающий, какая цепочка кратеров возникла бы на Каллисто или Ганимеде, если бы на поверхности этих спутников попал кометный поезд, содержащий точно такие же осколки, как и комета Шумейкеров-Леви 9.

Если такая схема происхождения линейных цепей кратеров на спутниках Юпитера справедлива, то можно оценить вероятность явления, подобного гравитационному развалу кометы Шумейкеров-Леви 9. Мелош, Шенк и их соавторы подсчитали, что события, подобные развалу кометы Шумейкеров-Леви 9, должны происходить один раз в 200-400 лет.

4. Приливные разрушения небесных тел

Как происходит разрушение небесных тел при со стороны массивных небесных объектов, таких, как например, планеты?

Современная теория дает следующее выражение для силы давления внутри однородного макроскопического тела в результате приливного взаимодействия со стороны массивной планеты:

F (t ) = GM п ρ к r к 2 R - 3 ,

(1)

где M п - масса планеты, ρ к и r к - плотность и радиус кометы соответственно, R - расстояние до центра планеты, G - .

Такая зависимость от размера подвергающегося разрушению тела в случае его движения по замкнутой орбите не может вызвать гравитационный развал на значительное количество осколков. Действительно, если комета распалась на два примерно равных осколка, давление за счет гравитационного воздействия уменьшится в четыре раза и дальнейшего распада ядра кометы не произойдет.

Сценарий разрушения зависит от соотношения между скоростями механического F м и приливного F t разрушений. Если скорость механического разрушения F м значительно больше, чем приливного F t , то комета будет разрушаться непрерывно на большое количество мелких частиц. Именно такой случай легко реализуется для ядра кометы с однородным химическим составом.

Шведский ученый В. Вейбулл в 1939 году развил теорию разрушения неоднородного тела, содержащего некоторое количество активных ядер, подвергающихся наиболее быстрому разрушению. Если n - концентрация таких ядер, то число возникающих в результате разрушения фрагментов N

где m - константа, зависящая от природы вещества, из которого состоит комета. Для большинства хорошо известных веществ 3≤m ≤52. Наиболее типичное значение 6≤m ≤9. Например, для льда из воды m =8,4. Как видно из формулы (3), зависимость как от радиуса кометы r к, так и от кратчайшего расстояния до планеты (в периастре) R довольно резкая. Если такой механизм действует, то это означает, что комета, подобная комете Шумейкеров-Леви 9, но имеющая диаметр всего вдвое больше, чем у этой кометы, развалилась бы под действием приливной силы со стороны Юпитера не на 21 осколок, а на миллионы фрагментов.

Все эти соображения привели ученых к выводу, что, скорее всего, комета Шумейкеров-Леви 9 состояла из 21 гравитационно связанных малых объектов, называемых кометозималями , и ее распад произошел в результате приливного воздействия Юпитера, когда комета находилась в периастре. Это расстояние, которое иногда называют радиусом Роша R R , оказывается различным для комет с разной плотностью:

R R = 1,51(M п / ρ к) 1/3 = 2,45R п (ρ п /ρ к) 1/3 ,

(4)

где ρ п и R п - плотность и радиус планеты соответственно.

5. Кометы - ключ к решению проблемы солнечных нейтрино

Одна из загадок современной астрономии связана с проблемой потока от Солнца. Значения потоков солнечных нейтрино, зарегистрированных в различных экспериментах, оказываются в 2-4 раза ниже того значения, которое вычисляется в рамках стандартной модели Солнца . Хорошо известно, что нейтрино образуются в результате протекания в центре Солнца, где газ высокой плотности находится при высокой температуре. Но откуда ученые знают физические свойства и химический состав солнечных недр? Стандартная модель Солнца предполагает, что химический состав солнечных недр такой же, как и состав солнечных поверхностных слоев. А последние хорошо изучены астрономами в результате наблюдений солнечного излучения и особенно его спектра.

Недавно английский астроном М. Бейли (Обсерватория Арма, Северная Ирландия) обратил внимание на то, что поверхность Солнца могла подвергаться усиленной бомбардировке астероидами и кометами, особенно на раннем этапе эволюции Солнца. Это, в свою очередь, могло привести к обогащению поверхностных слоев Солнца тяжелыми элементами по сравнению с его недрами. Известно, что даже малые примеси тяжелых элементов существенно влияют на протекание термоядерных реакций и на темп эволюционного развития Солнца. Если бы оказалось, что в центре Солнца тяжелых элементов значительно меньше, чем на его поверхности, то это сильно повлияло бы на темп протекания ядерных реакций, замедлив их, и количество генерируемых нейтрино действительно оказалось бы меньше, чем это требуется в соответствии со стандартной моделью Солнца. Таким образом, факт падения комет и астероидов на поверхность Солнца, подобно падению кометы Шумейкеров-Леви 9 на Юпитер, дает возможное решение проблемы солнечных нейтрино.

6. Кометы в составе протопланетных дисков

Одна из центральных проблем современной астрономии - это поиск планет у далеких звезд типа нашего Солнца. Почти у десятка звезд (включая - ) обнаружены с массой порядка массы Юпитера. У еще большего числа звезд обнаружены протопланетные диски, состоящие из большого количества газа и пыли. Самый большой протопланетный диск принадлежит звезде β Живописца . В последнее время астрономы обнаружили еще одно замечательное свойство этих дисков, а именно наличие узких многокомпонентных линий поглощения таких элементов, как кальций, натрий и литий. Сам факт наличия линий поглощения в спектрах околозвездного вещества не является чем-то новым и необычным. Однако, как правило, такие линии довольно широкие и однокомпонентные и принадлежат широко распространенным элементам, таким, как водород и гелий. Их наличие в спектрах обусловлено поглощением в быстро движущихся в околозвездных оболочках газовых струях, состоящих из водорода и гелия. Узкие многокомпонентные линии металлов нельзя объяснить таким же образом. Наилучшее объяснение появления последних состоит в том, что протопланетный диск содержит значительное число комет, а также их зародышей-кометозималей, испарение которых приводит к появлению присущих кометам облаков элементов, таких, как Ca, Na и Li, поглощение которыми света звезды и вызывает возникновение узких многокомпонентных линий. При этом многокомпонентность обусловливается именно существованием кометных цепочек, подобных комете Шумейкеров-Леви 9. Любопытно, что само положение наблюдаемых линий не совпадает с их положением в лабораторных спектрах, а сдвинуто либо в красную, либо в голубую сторону. Этот сдвиг хорошо объясняется движением кометных фрагментов в протопланетном диске и позволяет определить скорость движения и этих комет. Результаты численных расчетов, подтверждающие эту точку зрения, представлены на рис. 6.

7. Гамма-всплески и падение комет на нейтронные звезды

В настоящее время трудно найти более загадочное астрономическое явление, чем . Это явление было открыто в 1969 году американскими учеными Р. Клебесабелем, И. Стронгом и Р. Олсоном с помощью аппаратуры, установленной на спутниках системы ВЕЛА, регистрирующей излучение в диапазоне энергий 0,3-10

К сенсационной комете, открытой в марте 1993 года американскими астрономами Каролиной и Юджином Шумейкерами и Давидом Леви, было приковано внимание всего мира. В июле 1994 года ее осколки с бешеной скоростью приблизились к Юпитеру и упали на него!..

Уже вскоре после открытия кометы Шумейкеров-Леви 9 выяснилось, что у нее необычный вид: цепочка из отдельных ядер, растянувшихся вдоль кометной орбиты. Было ясно, что возникли они в результате разрушения более крупного ядра родительской кометы. На одном из снимков было замечено 21 вторичное кометное ядро, и распавшуюся комету назвали в шутку "кометным поездом".

Научные сотрудники Института теоретической астрономии исследовали эволюцию орбиты кометы Шумейкеров-Леви 9 и пришли к выводу, что до 1959 года она могла быть кометой-спутником Юпитера. Но гравитационные возмущения от соседних планет и крупных спутников Юпитера существенно изменили ее орбиту, в результате чего в 1992 году она пронеслась в опасной близости от Юпитера - на расстоянии всего лишь 47 тыс. км от верхнего облачного покрова планеты (2/3 ее радиуса!). Вполне естественно, что столь тесное сближение с планетой-гигантом не могло пройти для ледяного кометного ядра безнаказанно. Мощные приливные силы разорвали его на отдельные глыбы. И вот с течением времени "кометный поезд", образованный этими глыбами, растянулся в межпланетном пространстве на сотни тысяч километров...

Дальнейшие исследования движения обломков ядра кометы Шумейкеров-Леви 9 показали, что все они с 16 по 22 июля 1994 года упадут на Юпитер. Освобождаемая при взрывах энергия в тысячи раз превысит весь ядерный потенциал, накопленный человечеством. Даже грандиознейшая Тунгусская катастрофа не идет ни в какое сравнение с тем, что должно было произойти на Юпитере. По энергетическим параметрам это явление можно сравнить с падением на нашу планету астероида диаметром около 10 км, что происходит в среднем один раз в 50 млн лет. Нечто подобное произошло, видимо, около 65 млн лет назад, когда на Земле разразилась глобальная катастрофа, в результате чего вымерли динозавры.

Но Юпитер - гигантская планета. Он превосходит Землю в 1321 раз по объему и в 318 раз по массе. Поэтому, несмотря на крупный масштаб космического события, эта комета была для Юпитера, как говорится, что слону дробина.

Падение обломков кометного ядра на Юпитер началось точно по расписанию: 16 июля 1994 года в 23 часа 11 минут по московскому времени. Именно в это время в атмосферу Юпитера врезался первый "вагон" "кометного поезда". Его поперечник был равен примерно 1 км. Четыре фрагмента (их размеры были от 1 до 2 км) столкнулись с Юпитером на следующий день. За семь дней на планету упало 24 фрагмента разрушившейся кометы.

Уже вечером 17 июля даже в небольшие телескопы можно было наблюдать поразительное зрелище: южное полушарие Юпитера, примерно посередине между экватором и южным полюсом, покрылось темными пятнами, каждое из которых было величиной с нашу Землю.

Кинетическая энергия падавших на Юпитер фрагментов кометного ядра была очень велика. Каждое падение завершалось грандиозным взрывом и сильной световой вспышкой. Так, например, при столкновении самого большого осколка, поперечник которого составлял около 3 км, выделилась энергия, в сотни миллионов раз превысившая энергию Тунгусского взрыва. Даже если бы только один кометный фрагмент упал на нашу Землю, то последствия были бы самые трагические. Поэтому не случайно на проблему защиты Земли от астероидно-кометной опасности земляне должны направить весь свой ум, силы и средства. В противном случае от всей земной цивилизации может не остаться и следа...

18 марта 1993 г. в обсерватории Маунт Паломар, с использованием 0,46-метрового телескопа системы Шмидта, супругами Юджином и Каролиной Шумейкерами и Дэвидом Леви была открыта странная комета, названная по фамилиям первооткрывателей «кометой Шумейкеров-Леви-9». На одном из негативов в участке созвездия Девы они заметили необычный диффузный объект 14 звездной величины, очень сильно вытянутый в длину, почти на 1 минуту дуги, в направлении на восток. Длина объекта была в несколько раз большая, чем ширина, что кажется невозможным для объекта, который находился на таком же расстоянии от Солнца, как и Юпитер.

31 марта при помощи электронной камеры, установленной на 60-дюймовом рефлекторе Паломарской обсерватории, была получена более качественная фотография кометы, на которой четко видно, что вытянутое изображение кометы объясняется наличием нескольких вторичных кометных ядер, расположенных на одной прямой линии, которые образовались вследствие разрушения большего ядра родительской кометы. Объект назвали за его внешний вид "бриллиантовой ниткой". Еще более поразительный снимок был получен 31 марта 1993 г. на Гавайской обсерватории астрономами Джейн Луу и Доном Джюиттом с помощью 2.2-м телескопа, на котором уже было заметно 21 вторичное кометное ядро. Это уже был настоящий "кометный поезд", как назвали разрушенную комету наблюдатели этого редкого феномена.

Цепочка кометы Шумейкеров-Леви-9 (Hubble Space Telescope)

Вычисления показали, что орбита кометы была эллиптической, почти круговой, расположенной вблизи от орбиты Юпитера. Вследствие тесного сближения с Юпитером она была захвачена в гравитационные "объятия" планеты-гиганта и превратилась в спутник Юпитера с периодом вращения вокруг планеты 2 года. Двигаясь в поле притяжения Юпитера, комета пролетела 7 июля 1992 г. над внешними слоями его атмосферы на расстоянии меньше 50 тыс. км от юпитерианских облаков. Как говорят астрономы, комета глубоко проникла в зону Роша, внутри которой большие приливные силы разорвали первичное ядро кометы, радиус которого был приблизительно 10 км, на многочисленные вторичные фрагменты. Теперь каждое вторичное ядро стало самостоятельной кометой со своей головой и хвостом. После выхода из места непосредственной близости к Юпитеру разрушенная комета попала в поле зрения телескопа нескольких наблюдателей, которые фотографировали участки звездного неба поблизости от гигантской планеты. И вот здесь ее впервые заметили Шумейкеры и Леви.

Фрагменты кометы Шумейкеров-Леви-9

КА "GALILEO": КОМЕТА ШУМЕЙКЕРОВ-ЛЕВИ-9

Известные специалисты по небесной механике американцы Брайен Марсден и Дональд Йоманс, а также итальянец Андреа Карузи, исследовали дальнейшее движение кометы и показали, что в интервале между 16 и 22 июля 1994 г. комета Шумейкера-Леви столкнется с Юпитером! Это уникальное событие взволновало весь ученый мир.
В 1993-1994 гг. астрономы затратили немало усилий, чтобы выполнить большую комплексную программу наблюдений кометы Шумейкера-Леви как с Земли, так и из космоса при помощи Космического телескопа Хаббла, ультрафиолетового спутника IUE и приборов, установленных на межпланетной космической станции "Галилео". Было получено много снимков всех ядер кометы Шумейкера-Леви-9 (сначала их было 21). На многих снимках кометы хорошо видно весь кометный поезд со своими вторичными ядрами, расположенными на одной прямой.

На многих обсерваториях мира, которые имели в своем арсенале мощные телескопы с диаметром зеркала не меньше чем 100 см, велись наблюдения за 21 вторичным ядром разрушенной кометы. Вследствие разрушения двух больших ядер Q на Q2 и Ql и Р на Р2 и Р1, вторичных ядер стало больше на 2, т.е. стало 23, но потом некоторые ядра перестали быть видимыми: J, которое исчезло в декабре 1993 г., М, что исчезло еще в июле 1993 г., и "пасынок" ядра Р ядро Р1, которое исчезло в марте 1994 г. Эти фрагменты, конечно, никуда не исчезли, а превратились в большие разжиженные газопылевые облака, которые уже не наблюдались ни с Земли, ни из космоса, но если бы сконденсировать каким-то образом это разжиженное вещество, то можно было бы опять увидеть эти "исчезнувшие" ядра J, М и Р1. В конечном итоге после таких событий в комете-поезде осталось 20 "вагонов", станцией назначения которых было Южное полушарие Юпитера.
В начале 1994 года комета имела следующие параметры орбиты: перигелий 5,381 а.е.; эксцентриситет 0,216; наклонение орбиты к эклиптике 6° 00"; аргумент перицентра 354° 53"; долгота восходящего узла 220° 32"; средняя аномалия 242,7°; сидерический период 18,0 лет. Абсолютная звёздная величина кометы 6m.
При очередном сближении с планетой в июле 1994 г. обломки кометы, размерами, по разным оценкам, от 1 до 4 км, врезались в Юпитер со скоростью 60 км/с. Падение фрагментов происходило с 16 по 22 июля, длина этого «кометного поезда» достигала перед столкновением 4900000 километров. Их огромная кинетическая энергия при внезапной остановке выделилась в виде теплового взрыва.
Для земных наблюдателей положение осложнялось тем, что столкновение произошло на не видимой с Земли стороне планеты. Но быстрое вращение Юпитера позволило увидеть свежие следы столкновения, которые сохранились в атмосфере планеты надолго. Сами моменты падения визуально наблюдались только аппаратом "Галилео", находившимся на расстоянии 1,6 а. е. от Юпитера.
Падение вторичных ядер кометы Шумейкеров-Леви-9 на Юпитер происходило точно по расписанию. 16 июля вечером упало только одно ядро А, а уже в течение 17 июля в атмосфере планеты погибло еще четыре ядра В, С, D и E; 18 июля в атмосфере планеты взорвались ядра F, G и Н. 19 июля с Юпитером теоретически столкнулись три ядра: J (точнее, его газопылевое облако), К и L. Сразу шесть ядер М (его газопылевое облако), N, P2, Р1 (его пылевое облако), Q2 и Q1 погибли в атмосфере Юпитера 20 июля. 21 июля еще четыре ядра R, S, Т и U погибли в атмосфере Юпитера, а 22 июля последние два ядра V и W прекратили свое существование при столкновении с Юпитером. Но уже вечером 17 июля наблюдатели увидели поразительную картину: Южное полушарие планеты укрылось заметными черными кляксами - следами падения отдельных фрагментов кометы Шумейкера-Леви-9 на планету. Еще более грандиозная картина появилась перед глазами наблюдателей, когда упали ядра F, G, Н, К, L, P2, Q2 и Q1. Никогда с дня применения Галилеем телескопа в 1610г. полоса на широте -45° южной широты на Юпитере не имела такого фантастического вида: на светлом фоне атмосферы планеты выделялись новые структуры - черные кляксы, которые образовались в результате взрыва вторичных ядер кометы Шумейкера-Леви-9 в облачном слое атмосферы планеты.

Подробнее:
- Первый фрагмент A вошёл в атмосферу Юпитера в 20:16 UTC 16 июля. При этом возникла вспышка с температурой 24 000 К, облако газов поднялось на высоту до 3000 км, в результате оно стало наблюдаемым с Земли. Темное пятно, которае образовалась от взрыва ядра А, имело диаметр 10000 км, что немногим меньше диаметра нашей Земли.

- Фрагмент B столкнулся с Юпитером в 02:56 UTC 17 июля.
- Фрагмент С столкнулся с Юпитером в 07:14 UTC 17 июля.

- Фрагмент E столкнулся с Юпитером в 15:12 UTC 17 июля.
- Фрагмент F столкнулся с Юпитером в 00:33 UTC 18 июля.
- Фрагмент G столкнулся с Юпитером в 07:33 UTC 18 июля.

Следы взрыва более темные, чем окружающий фон облаков, но в полосе метана они светлее. Тонкое кольцо вокруг центра лишь на 1/5 меньше диаметра земного шара. Фрагмент G входил с юга, под углом 45°. Широкая темная дуга справа образована, по-видимому, продуктами выбросов, направленных в сторону удара. Энергия взрыва фрагмента G была оценена как эквивалент 6 млн водородных бомб по одной мегатонне каждая.

- Фрагмент H столкнулся с Юпитером в 19:33 UTC 18 июля.
- Фрагмент J (газопылевое облако) столкнулся с Юпитером в 02:40 UTC 19 июля.
- Фрагмент K столкнулся с Юпитером в 10:24 UTC 19 июля.
Поразительный эффект наблюдался после падения на Юпитер и взрыва в его атмосфере фрагмента К кометы Шумейкеров-Леви-9. Через 45 м. после этого события вокруг северного и южного полюсов Юпитера появились полярные сияния. Это произошло вследствие того, что кометное вещество при столкновении с атмосферой планеты со скоростью 60 км/с превратилось в плазму, которая, двигаясь вдоль силовых линий магнитного поля Юпитера, достигла полярных участков и, бомбардируя атмосферу планеты, возбудила в ее верхних слоях свечение отдельных молекул, т.е. искусственное полярное сияние.

- Фрагмент L столкнулся с Юпитером в 22:16 UTC 19 июля.
Наибольшее по размерам пятно образовалось при падении в планетную атмосферу ядра L. Также в этом пятне было открыто свечение атомов элемента лития, который никогда до этого не наблюдался ни в кометах, ни на Юпитере.

Фрагмент L. Обсерватория Тейде, Канарские острова.

КА "GALILEO": КОМЕТА ШУМЕЙКЕРОВ-ЛЕВИ-9

- Фрагмент M (газопылевое облако) столкнулся с Юпитером в 05:45 UTC 20 июля.
- Фрагмент N столкнулся с Юпитером в 10:35 UTC 20 июля.
- Фрагмент P2 столкнулся с Юпитером в 15:16 UTC 20 июля.
- Фрагмент P1 (газопылевое облако) столкнулся с Юпитером в 16:30 UTC 20 июля.
- Фрагмент Q2 столкнулся с Юпитером в 19:44 UTC 20 июля.

- Фрагмент Q1 столкнулся с Юпитером в 20:13 UTC 20 июля.
- Фрагмент R столкнулся с Юпитером в 05:34 UTC 21 июля.

- Фрагмент S столкнулся с Юпитером в 15:16 UTC 21 июля.
- Фрагмент T столкнулся с Юпитером в 18:03 UTC 21 июля.
- Фрагмент U столкнулся с Юпитером в 21:48 UTC 21 июля.
- Фрагмент V столкнулся с Юпитером в 04:23 UTC 22 июля.
- Фрагмент W столкнулся с Юпитером в 08:06 UTC 22 июля.

Серия демонстрирует взрыв фрагмента W, снимки Hubble Space Telescope

КА "GALILEO": КОМЕТА ШУМЕЙКЕРОВ-ЛЕВИ-9

В то время как в обычных наблюдениях сера на Юпитере не обнаруживается, в продуктах взрыва установлено присутствие большого количества серосодержащих соединений, например, дисульфида углерода, аллотропа S 2 и других. Кроме этого, во многочисленных спектрах пятен на Юпитере были также отождествленные эмиссии атомов натрия, магния, марганца, железа, кремния; свечения молекул аммиака, угарного газа, воды, H 2 S, CS, CS 2 , S, метана СН 4 , С 2 Н 2 , С 2 Н 6 . Многие из этих соединений наблюдались в кометах и раньше. Научные данные о столкновении кометы Шумейкеров-Леви-9 с Юпитером останутся уникальным материалом надолго, возможно даже, на тысячелетия.

Наблюдения АМС "Галилео"

В течение 16-22 июля 1994 года “Галилео” передал в реальном масштабе времени данные фотополяриметра о событиях В, L, Н и Q (первое из них прошло незамеченным). По данным телеметрии, камера станции выполнила запланированные съемки событий D, Е, К, N, V и W, а спектрометр близкого ИК-диапазона - событий С, F, G и R.
12 августа был начат 6-месячный этап передачи на Землю данных, полученных американской АМС “Галилео” во время столкновений фрагментов кометы Шумейкеров-Леви 9 (SL9) с Юпитером. Станция наблюдала места ударов с расстояния 240 млн км, но из-за неисправности узконаправленной антенны передача изображений заняла 6 месяцев.

Четыре снимка Юпитера с борта АМС "Галилео" демонстрируют боковой удар фрагмента W кометы Шумейкеров-Леви-9. Кадры сделаны 22 июля 1994 года с расстояния в 238 млн км от Юпитера и в 621 млн км от Земли. Снимки сделаны с интервалом 2 1/3 сек с использованием зеленого светофильтра в видимом диапазоне. Первый снимок получен в 8:06:10 по Гринвичу GMT (1:06 PDT). Вспышка (один пиксел на изображении) начинается на втором снимке, достигает максимальной яркости на третьем и вновь ослабевает на четвертом. С момента первого кадра прошло всего 7 секунд. Правее места падения фрагмента видны черные точки - следы предыдущих ударов.

КА "GALILEO": КОМЕТА ШУМЕЙКЕРОВ-ЛЕВИ-9

В течение августа были опубликованы частичные фотометрические сканы события К и четыре последовательных снимка события W. Следующий этап передачи продлился, за исключением периода соединения с Солнцем, до января 1995. Помимо данных по W и К, были переданы результаты регистрации падения фрагмента G в ИК-, УФ- и видимом диапазонах.

Предварительный анализ и сравнение данных от ультрафиолетового спектрометра, фотополяриметра-радиометра и картографического спектрометра близкого ИК-диапазона позволили впервые получить характеристики столкновения фрагмента G кометы Шумейкеров-Леви 9 (SL9) с Юпитером. УФ-спектрометр и фотополяриметр первыми “заметили” огненный шар взрыва, в момент, когда его диаметр не превышал 7 км. Температура, однако, уже в эту секунду достигла 8000°С. Через 5 секунд ИК-спектрометр также зафиксировал место взрыва и проследил расширение, подъем и охлаждение огненного шара в течение полутора минут.
В январе 1995 г. “Галилео” завершил передачу данных по столкновению с Юпитером фрагментов кометы SL9. Была передана оставшаяся часть “мультфильма” по падению фрагмента W, которое, как выяснилось, продолжалось 26 сек.

D/1993 F2 (Shoemaker-Levy)
Комета Шумейкеров - Леви 9, представлявшая собой цепочку фрагментов
Открытие
Первооткрыватель	Юджин и Каролина Шумейкеры , Дэвид Леви
Дата открытия	24 марта 1993 года
Альтернативные обозначения	1993e
Характеристики орбиты
Эпоха 2449480,5 (8 мая )
Эксцентриситет	0,216209
Большая полуось (a )	6.864795 а. е.
Перигелий (q )	5,380563 а. е.
Афелий (Q )	8,349026 а. е.
Период обращения (P )	17,99
Наклонение орбиты	6,0033°
Последний перигелий	24 марта 1994 года
Следующий перигелий	упала на Юпитер
Физические характеристики

Комета Шуме́йкеров - Ле́ви 9 (D/1993 F2) - короткопериодическая комета , ставшая первым (и до июля 2009 года единственным ) небесным телом, чьё падение на Юпитер (июль ) было зафиксировано астрономами. Этот случай стал первым наблюдавшимся столкновением двух небесных тел Солнечной системы .

Открытие

Комета была открыта 24 марта 1993 года в обсерватории Маунт Паломар супругами Юджином и Каролиной Шумейкер и Дэвидом Леви . Она уже в момент открытия представляла собой цепочку фрагментов . Расчёты показали, что до своего открытия, 7 июля 1992 года , комета прошла в 15 000 км от облачного покрова Юпитера, и приливные силы раздробили её на 21 отдельный фрагмент, размерами до 2 км в поперечнике, растянувшиеся цепочкой на 200 тыс. км.

Параметры перед столкновением

В начале 1994 года комета имела следующие параметры орбиты: перигелий 5,381 а. е. ; эксцентриситет 0,216; наклонение орбиты к эклиптике 6° 00′; аргумент перицентра 354° 53′; долгота восходящего узла 220° 32′; средняя аномалия 242,7°; сидерический период 18,0 лет. Абсолютная звёздная величина кометы 6 m [ ] .

До столкновения комета вращалась вокруг Юпитера (в отличие от большинства комет, вращающихся вокруг Солнца) по орбите с крайне высоким эксцентриситетом (0,998 на 1993 год), с апоцентром около 0,33 а.е. (50 млн км). Компьютерное моделирование показало, что комета, возможно, находилась на орбите Юпитера около 20 лет, однако достоверность этого вывода находится под вопросом .

Столкновение с Юпитером

Южное полушарие Юпитера со множественными пятнами - следами столкновений

Поверхность Юпитера после столкновения

При очередном сближении с планетой в июле 1994 года все фрагменты кометы врезались в атмосферу Юпитера со скоростью 64 км/с, вызвав мощные возмущения облачного покрова (наблюдалось 21 столкновение, так как некоторые фрагменты до падения распались). Падение фрагментов происходило с 16 по 22 июля. Падение кометы было предсказано и наблюдалось как с Земли, так и из космоса. Точки падения фрагментов находились в южном полушарии Юпитера, на противоположном по отношению к Земле полушарии, поэтому сами моменты падения визуально наблюдались только аппаратом «Галилео », находившимся на расстоянии 1,6 а. е. от Юпитера. Однако возмущения в атмосфере Юпитера, возникшие после падения, наблюдались с Земли после поворота Юпитера вокруг своей оси.

Первый фрагмент A вошёл в атмосферу Юпитера в 20:16 UTC 16 июля. При этом возникла вспышка с температурой 24 000 К, облако газов поднялось на высоту до 3000 км, в результате оно стало наблюдаемым с Земли.

Комета Шумейкера-Леви 9 создала одно из самых интересных зрелищ, которые люди когда-либо видели. Спустя несколько месяцев после открытия части кометы врезались в планету Юпитер. Столкновение вызвало повреждения, которые видны с Земли. В официальных источниках, где НАСА описывает комету, появилась информация, что это было первое столкновение двух тел Солнечной системы, которое наблюдали ученые. Эффекты воздействия кометы на атмосферу Юпитера были просто впечатляющими и оправдывающие ожидания.

В конце 90-х годов Голливуд выпустил два блокбастера: «Армагеддон» и «Глубокий удар» - на тему крупных объектов, угрожающих Земле. После выпуска этих фильмов Конгресс разрешил НАСА искать больше околоземных объектов (ОЗО), чтобы лучше контролировать те, которые пролетают в опасной близости к нашей планете. Комета, поразившая Юпитер в 1994 году, вызвала опасения столкновения астероидов с Землей.

Первая комета с орбиты Юпитера

Впервые комету заметили в марте 1993 года три ветерана в области открытий космических тел: Дэвид Леви, Юджин и Кэролин Шумейкер. Группа сотрудничала ранее и уже обнаружила несколько других комет, поэтому эту назвали Шумейкер-Леви 9. Мартовский циркуляр Центрального бюро астрономических телеграмм содержал небольшую ссылку на позицию космического тела. Указывалось, что комета расположена на расстоянии около 4° от Юпитера, и движение предполагает ее нахождение в пределах планеты.

Спустя несколько месяцев выяснилось, что комета Шумейкера-Леви вращалась вокруг Юпитера, а не Солнца. Астроном Стив Фентресс предположил, что комета распалась 7 июля 1992 года, когда планета сбила ее на высоте примерно 120 000 км над своей атмосферой. Мнения очень различны, и некоторые считают, что комета прошла на расстоянии 15 000 км. Вероятно, что с момента попадания под сильную гравитацию в 1966 году комета вращалась вокруг планеты на протяжении многих десятилетий.

Дальнейшие орбитальные расчеты показали, что комета на самом деле врезалась в тело планеты в июле 1994 года. Космический корабль Galileo, отправленный на орбиту, все еще находился на пути к планете и не смог бы получить крупный план, когда комета Шумейкера-Леви столкнулась с Юпитером. Однако обсерватории по всему миру обратили туда свое внимание, ожидая впечатляющего шоу. Космический телескоп «Хаббл» также был использован для наблюдения за этой встречей.

Шоу фейерверков

Столкновение кометы Шумейкера-Леви с Юпитером закончились так называемыми фейерверками. С 16 по 22 июля 1994 года в атмосфере разбился 21 отдельный фрагмент кометы, оставив после себя пятна. Хотя все столкновения происходили на стороне Юпитера, обращенной от Земли, они произошли близко к месту, которое вскоре попадало в поле зрения телескопов. Это означало, что астрономы видели места ударов через несколько минут после события.

Яркая поверхность Юпитера была усеяна точками возле места, где комета пробила атмосферу. Астрономы, использующие «Хаббл», были удивлены, увидев в результате столкновения серосодержащие соединения, такие как сероводород, а также аммиак. Через месяц после столкновения участки заметно поблекли, и ученые заявили, что атмосфера Юпитера не потерпела необратимых изменений от последствий ударов. НАСА добавили, что ультрафиолетовые наблюдения «Хаббла» показывают движение очень тонких частиц мусора, которые теперь подвешены высоко в атмосфере Юпитера.

Эффект ряби

Шрамы от ударов исчезли много лет назад. Но одна группа ученых недавно обнаружила изменение окружающей среды Юпитера из-за столкновения с кометой Шумейкера-Леви. Когда «Галилео» (космический корабль) прибыл, были получены изображения с рябью в главном кольце в 1996-м и 2000-х. Кроме того, все кольцо было наклонено в 1994 году примерно на 2 километра после удара.

В почти через два десятилетия после удара, космический аппарат New Horizons, связанный с Плутоном, все еще обнаруживал нарушения в кольце, согласно статье в журнале Science. Исходя из наблюдений Европейской космической обсерватории Гершеля, вода от воздействия кометы находилась в атмосфере Юпитера даже в 2013 году.

Изменения в политике

Политические эффекты также проявились в течение десятилетий после обнаружения кометы. Например, политики пытались выяснить, сколько больших внеземных объектов остаются незаметными у Земли. Конгресс поручил НАСА найти по меньшей мере 90 % астероидов около планеты диаметром 0,62 мили (1 километр). По состоянию на 2011 год НАСА обнаружило более 90 % крупнейших астероидов, сообщает агентство. Исследование, проведенное с использованием широкополосного инфракрасного зонда, позволило предположить, что возле нашей планеты меньше скрывающихся астероидов, чем считалось ранее. Однако большинство астероидов среднего размера еще предстоит обнаружить.