コメットシューメーカーレヴィ 9

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シューメーカー・レヴィ第 9 彗星(正式には D/1993 F2と指定) は 1992 年 7 月に分裂し、 1994 年 7 月に木星に衝突し、太陽系天体の地球外衝突を初めて直接観測しました。これは大衆メディアで大量に取り上げられ、彗星は世界中の天文学者によって綿密に観測された。この衝突は、木星に関する新しい情報を提供し、太陽系内部のスペースデブリを減らす上で木星が果たす役割の可能性を浮き彫りにしました。
D/1993 F2 (シューメーカー・レヴィ)
Shoemaker-Levy 9、
衝突コース
で中断された彗星(合計 21 個の破片、1994 年 7 月に撮影)
発見
発見者
キャロリン・シューメーカーユージーン・シューメーカーデビッド・レヴィ
発見日
1993年3月24日
軌道特性A
傾斜
94.2°
寸法
1.8 km (1.1 マイル)
この彗星は、1993 年に天文学者のキャロリンとユージン M. シューメーカーとデビッドレヴィによって発見された。3 月 24 日の夜、カリフォルニア州のパロマー天文台にある 46 cm (18 インチ) のシュミット望遠鏡で撮影された写真の中にありました。これは、惑星を周回していることが観測された最初の活発な彗星であり、おそらく 20 ～ 30 年前に木星に捕らえられていました。
計算によると、その異常な断片化した形は、1992 年 7 月に木星に接近したことが原因であることが示されました。そのとき、シューメーカーレヴィ 9 の軌道は木星のロシュ限界内を通過し、木星の潮汐力が彗星を引き離すように作用していました。彗星は後に直径 2 km (1.2 マイル) に及ぶ一連の破片として観測されました。これらの破片は、1994 年 7 月 16 日から 22 日にかけて、約 60 km/s (37 mi/s) (木星の脱出速度) または 216，000 km/h (134，000 mph)の速度で木星の南半球に衝突しました。衝突による顕著な傷跡は、大赤斑よりも容易に見ることができ、何ヶ月も持続しました。

コンテンツ
1 発見
2 木星軌道の彗星
3 衝突の予測
4 影響
5 観察と発見
5.1 化学研究 5.2 波 5.3 その他の観察
6 ポストインパクト分析
7 長期的な影響
8 影響の頻度
8.1 2009 年 7 月 19 日の影響
9 「宇宙の掃除機」としての木星
10 こちらもご覧ください
11 参考文献
11.1 ノート 11.2 参考文献
12 外部リンク

発見
地球に近い天体を発見するための観測プログラムを実施しているときに、シューメーカーズとレヴィは、1993 年 3 月 24 日の夜、パロマーにある 0.46 m (1.5 フィート) のシュミット望遠鏡で撮影された写真で、シューメーカーレヴィ第 9 彗星を発見しました。カリフォルニアの天文台。したがって、彗星は偶然の発見でしたが、主要な観測プログラムの結果をすぐに覆い隠してしまいました。
シューメーカー・レヴィ第9彗星は、シューメーカーズ・アンド・レヴィによって発見された9番目の周期彗星（公転周期が200年以下の彗星）であったことから、その名前が付けられました。これは、異なる命名法を使用する2つの非周期彗星の発見を含め、全体で11回目の彗星発見でした。この発見は、1993 年 3 月 26 日にIAU Circular 5725 で発表されました。
発見された画像は、長さ約 50秒角、幅約 10 秒角の細長い領域に複数の核を示しているように見えたため、シューメーカー・レヴィ 9 彗星が異常な彗星であるという最初のヒントを与えました。天文電報中央局のブライアン・G・マースデンは、彗星が地球から見て木星からわずか4 度しか離れていないこと、そしてこれは視線効果かもしれないが、空での見かけの動きは、彗星は物理的に惑星に近かった。

木星軌道の彗星
新しい彗星の軌道研究は、当時知られていた他のすべての彗星とは異なり、太陽ではなく木星を周回していることをすぐに明らかにしました。木星の周りの軌道は非常に緩く、約 2 年の周期と0.33天文単位(4900 万キロメートル; 3100 万マイル)の遠点 (惑星から最も遠い軌道上の点) でした。惑星の周りの軌道は非常に偏心していました( e = 0.9986)。
彗星の軌道運動をさかのぼると、しばらくの間木星を周回していたことが明らかになりました。1960年代半ばに捕獲された可能性があるが、1970年代初頭に太陽軌道から捕獲された可能性が高い. 他の何人かの観測者は、3 月 15 日に公開された写真からのエンダテキン、3 月 17 日の大友 S.、3 月 19 日の画像からのエレノアヘリン率いるチームを含む、3 月 24 日以前に取得されたプレカバー画像で彗星の画像を見つけました。 3 月 19 日に撮影されたシュミット写真乾板上の彗星の画像は、3 月 21 日に M. Lindgren によって木星近くの彗星を検索するプロジェクトで特定されました。しかし、彼のチームは、彗星が活動していないか、せいぜい弱いダストコマを示すだけであると予想しており、SL9 は独特の形態を持っていたため、5 日後の公式発表まで、その真の性質は認識されませんでした。1993 年 3 月より前の予備画像は見つかっ彗星が木星に捕捉される前は、おそらく木星の軌道のすぐ内側に遠日点があり、小惑星帯の内側に近日点がある短周期彗星でした。
オブジェクトが木星を周回していると言える空間の体積は、木星のヒル球によって定義されます。彗星が 1960 年代後半または 1970 年代前半に木星を通過したとき、たまたまその遠日点近くにあり、木星の丘球内にわずかにいることに気づきました。木星の重力が彗星を木星に向けて微調整しました。木星に対する彗星の動きは非常に小さかったため、彗星は木星に向かってほぼ真っ直ぐ落ちました。そのため、非常に離心率の高いジョーブ中心の軌道になりました。つまり、楕円はほぼ平らになりました。
彗星は 1992 年 7 月 7 日、木星の雲頂から 40，000 km (25，000 マイル) をわずかに超える高度で、木星の半径 70，000 km (43，000 マイル) よりも短い距離であり、木星の最も内側の軌道のかなり近くを通過したようです。衛星メティスと惑星のロッシュ限界内では、潮汐力が十分に強く、重力だけで一緒に保持されている物体を破壊します。彗星は以前にも木星に接近していたが、7 月 7 日の遭遇が群を抜いて最も接近したようであり、彗星の分裂はこの時に起こったと考えられている。彗星の各フラグメントは、「フラグメント A」から「フラグメント W」までのアルファベットの文字で表されました。これは、以前に観測されたフラグメント彗星からすでに確立されている方法です。
惑星天文学者にとってさらに興味深いのは、最良の軌道計算では、彗星が木星の中心から 45，000 km (28，000 マイル) 以内を通過することが示唆されたことでした。これは、木星の半径よりも短い距離であり、SL9 が衝突する可能性が非常に高いことを意味します。研究によると、一連の原子核が約 5 日間にわたって木星の大気に突入することが示唆された。

衝突の予測
彗星が木星に衝突する可能性が高いという発見は、天文学者が 2 つの重要な太陽系天体が衝突するのをこれまで見たことがなかったため、天文学界内外に大きな興奮を引き起こしました。彗星の集中的な研究が行われ、その軌道がより正確に確立されるにつれて、衝突の可能性が確実になりました. 衝突は、通常は雲の下に隠れている層からの物質の噴出を引き起こすと予想されていたため、科学者が木星の大気の内部を見るユニークな機会を提供します。
天文学者は、SL9 の目に見える破片のサイズが差し渡し数百メートル (約 1，000 フィート) から 2 キロメートル (1.2 マイル) の範囲であると推定し、元の彗星が差し渡し 5 km (3.1 マイル) までの核を持っていた可能性があることを示唆しています。 1996年に地球に接近したときに非常に明るくなった百武彗星よりもやや大きい.衝突に先立つ大きな議論の1つは、そのような小さな天体の衝突の影響が、彼らが巨大な流星のように崩壊するとき、フラッシュします。最も楽観的な予測は、大きな非対称の弾道火球が木星の縁の上に上昇し、地球から見えるようになるというものでした。衝突の他の示唆された効果は、地震波が惑星を横切って移動すること、衝突からの塵による惑星の成層圏ヘイズの増加、および木星環系の質量の増加であった。しかし、そのような衝突を観察することはまったく前例のないことであったため、天文学者はこの出来事が何を明らかにするかについての予測に慎重でした。

影響

木星の
紫外線(R の衝突から約 2.5 時間後)。上部近くの黒い点は、
木星を通過中
のイオです。
衝突の予測日が近づくにつれて期待が高まり、天文学者は木星で地上望遠鏡を訓練しました。ハッブル宇宙望遠鏡、ROSAT X 線観測衛星、WM ケック天文台、ガリレオ宇宙船など、いくつかの宇宙観測所が同じことを行い、1995 年に予定されていた木星とのランデブーに向かいました。地球から隠れた木星の側面にあるガリレオは、惑星から 1.6 天文単位 (2 億 4000 万 km; 1 億 5000 万マイル) の距離にあり、衝突が発生したときの様子を見ることができました。木星の急速な自転により、衝突の数分後に衝突地点が地上の観測者に見えてきました。
主に太陽観測用に設計されたユリシーズ宇宙船は、 2.6 AU (3 億 9，000 万 km; 2 億 4，000 万マイル) 離れた位置から木星に向けられ、遠く離れたボイジャー 2探査機は、衝突時に観測を行いました。木星から約 44 AU (66 億 km; 41 億 mi) の距離にあり、1989 年に海王星と遭遇した後、太陽系を出る途中で、1 ～ 390 kHzの範囲で電波放射を探し、その観測を行うようにプログラムされました。紫外分光計。

ハッブル宇宙望遠鏡が撮影
した最初の衝突による火球が惑星の端に現れた様子

木星を周回するシューメーカー・レビー9号の軌道のアニメーション
木星 · フラグメントA · フラグメントD · フラグメントG ・フラグメントN ・フラグメント W
天文学者のイアン・モリソンは、その影響を次のように説明しています。
最初の衝突は 1994 年 7 月 16 日の20:13 UTCに発生し、核のフラグメント A が約 60 km/s (35 mi/s) で木星の南半球に激突しました。ガリレオの機器は、約 24，000 K (23，700 °C; 42，700 °F)のピーク温度に達する火球を検出しました。これは、典型的な木星の雲頂温度が約 130 K (-143 °C; -226 °F) であるのとは対照的です。その後膨張し、約 1，500 K (1，230 °C; 2，240 °F) まで急速に冷却されました。火球からのプルームはすぐに 3，000 km (1，900 マイル) 以上の高さに達し、HST によって観測されました。
衝突火球が検出されてから数分後、ガリレオは、おそらく放出された物質が惑星に戻ってきたため、新たな加熱を測定しました。地球を拠点とする観測者は、最初の衝突の直後に火球が火星の縁から上昇していることを検出しました。
発表された予測にもかかわらず、天文学者は衝突による火の玉が見えるとは予想しておらず、衝突によるその他の大気への影響が地球からどのように見えるかについてはまったく知りませんでした。オブザーバーは、最初の衝突の後すぐに巨大な暗点を見ました。スポットは地球から見えました。これ以降のダークスポットは、衝突による破片によって引き起こされたと考えられており、衝突方向の前に三日月形を形成する、著しく非対称でした。
次の 6 日間で、21 の異なる衝突が観測され、最大のものは 7 月 18 日 07:33 UTC に発生し、フラグメント G が木星に衝突しました。この衝突により、直径 12，000 km または 7，500 マイル (ほぼ地球の直径1 つ) を超える巨大な暗黒点が作成され、TNT 換算で 6，000，000 メガトン(世界の核兵器の 600 倍)に相当するエネルギーが放出されたと推定されました。 7 月 19 日の 12 時間間隔の 2 つの衝突は、破片 G によって引き起こされたものと同様のサイズの衝突痕を作成し、破片 W が惑星に衝突した 7 月 22 日まで衝突が続いた。
観察と発見編集

化学研究

茶色の斑点は
木星の南半球
での衝突サイトを示します .
観測者たちは、彗星の破片が上層大気を突き破って下層部の物質が露出したため、衝突によって雲頂の下にある木星を初めて垣間見ることができると期待していました。分光学的研究により、二原子硫黄(S 2 ) と二硫化炭素(CS 2 )による木星スペクトルの吸収線が明らかになり、木星での最初の検出であり、天体での S 2 の検出は 2 回目でした。検出された他の分子には、アンモニア(NH 3 ) と硫化水素(H 2 S) が含まれていました。これらの化合物の量によって示唆される硫黄の量は、小さな彗星核で予想される量よりもはるかに多く、木星内の物質が明らかにされていることを示しています。天文学者を驚かせたのは、二酸化硫黄のような酸素含有分子が検出されなかったことです。
これらの分子だけでなく、鉄、マグネシウム、シリコンなどの重い原子からの放出も検出され、その量は彗星の核で見られるものと一致していました。かなりの量の水が分光的に検出されましたが、予測されたほど多くはありませんでした。つまり、雲の下に存在すると考えられていた水の層が予測よりも薄かったか、彗星の破片が十分に深く浸透しなかったことを意味します。

波
予想通り、衝突によって巨大な波が発生し、450 m/s (1，476 フィート/秒) の速度で木星を横切り、最大の衝突から 2 時間以上にわたって観測されました。波は、導波管として機能する安定した層内を移動していると考えられており、一部の科学者は、安定した層は仮説とされた対流圏の水雲内にあるに違いないと考えていました。しかし、他の証拠は、彗星の破片が水の層に到達しておらず、波が代わりに成層圏内を伝播していたことを示しているようでした。

その他の観察

数秒間隔で撮影された一連の
ガリレオ画像。木星の暗黒面にあるフラグメント W
の火球の様子を示してい電波観測では、最大の衝突の後、波長 21 cm (8.3 インチ) で連続放射が急激に増加し、惑星からの通常の放射の 120% でピークに達したことが明らかになりました。これは、衝突によって木星磁気圏に相対論的電子(光速に近い速度を持つ電子)が注入されることによって引き起こされたシンクロトロン放射によるものと考えられていました。
フラグメント K が木星に入ってから約 1 時間後、観測者は衝突領域の近くでオーロラの放出を記録しました。これらの放出の原因は、木星の内部磁場と衝突地点の幾何学に関する知識が不足しているため、特定するのが困難でした。考えられる説明の1つは、衝突から上向きに加速された衝撃波が荷電粒子を加速してオーロラ放出を引き起こすことでした。これは、より一般的には、磁極近くの惑星大気に衝突する高速で移動する太陽風粒子に関連する現象です。
一部の天文学者は、衝突が、木星と非常に火山性の衛星イオを結ぶ高エネルギー粒子のトーラスであるイオトーラスに顕著な影響を与える可能性があることを示唆していました。高分解能分光研究では、衝突時とその後のイオン密度、回転速度、および温度の変動が通常の範囲内であることがわかりました。
ボイジャー 2 号は、火の玉が宇宙船の検出限界をわずかに下回っていることを示す計算で、何も検出できませんでした。爆発後、異常なレベルの紫外線や無線信号は記録されませんでした。ユリシーズは異常な無線周波数も検出できなかった。

ポストインパクト分析

赤みを帯びた非対称の噴出物パターン
Shoemaker-Levy 9 の密度とサイズを計算するために、いくつかのモデルが考案されました。はるかに密度の低い彗星の分裂は、観測された一連の天体に似ていなかったでしょう。親彗星のサイズは、直径約 1.8 km (1.1 マイル) と計算されました。これらの予測は、その後の観測によって実際に確認された数少ない予測の 1 つです。
影響の驚きの 1 つは、以前の予測と比較して少量の水が明らかになったことです。衝突の前に、木星の大気のモデルは、最大のフラグメントの分解が 30キロパスカルから数十メガパスカル(0.3 から数百バール)の気圧で起こることを示していた。 ]彗星が水の層を貫通し、木星のその領域の上に青みがかったシュラウドを作成するといういくつかの予測.
天文学者は、衝突後に大量の水を観察しませんでした。その後の衝突研究では、流星の大気バーストにおける彗星の破片の断片化と破壊は、おそらく以前に予想されていたよりもはるかに高い高度で発生し、圧力がかかると最大の破片でさえ破壊されることがわかりました。 250 kPa (36 psi) に達し、予想される水層の深さをはるかに上回りました。より小さな破片は、雲層に到達する前に破壊された可能性が

長期的な影響
衝突による目に見える傷跡は、木星で何ヶ月も見ることができました。それらは非常に目立ち、観測者はそれらを大赤斑よりも簡単に見えると説明しました。歴史的な観測結果を調査した結果、これらの斑点はおそらく地球上でこれまでに見られた最も顕著な一時的な特徴であり、大赤斑はその印象的な色で注目に値するが、SL9 の衝突によって引き起こされた大きさと暗さの斑点はないことが明らかになった。これまでに、またはそれ以降に記録されたことが
分光観測者は、アンモニアと二硫化炭素が衝突後少なくとも 14 か月間大気中に残存し、対流圏の通常の位置とは対照的に成層圏にかなりの量のアンモニアが存在することを発見しました。
直観に反して、大規模な衝突現場では、大規模な衝突現場で大気温度が通常のレベルまで急速に低下しました。大きな衝突現場では、幅 15，000 ～ 20，000 km (9，300 ～ 12，400 マイル) の領域で温度が上昇しましたが、元に戻りました。影響を受けてから 1 週間以内に通常のレベルに戻ります。小規模なサイトでは、周囲よりも 10 K (18 °F) 高い温度がほぼ 2 週間持続しました。全球の成層圏温度は、衝突直後に上昇し、その後 2 ～ 3 週間後に衝突前の温度を下回り、ゆっくりと通常の温度まで上昇しました。

影響の頻度
木星への衝突イベント

ガニメデの一連のクレーターで
ある
エンキカテナは、おそらく同様の衝突イベントによって引き起こされました。写真は、差し渡し約 190 km (120 マイル) の領域をカバーしています
SL9 は、しばらくの間木星を周回したという点でユニークではありません。5 つの彗星 ( 82P/ゲーレルズ、147P/クシダ-ムラマツ、111P/ヘリン-ローマン-クロケットを含む) が一時的に惑星に捕捉されたことが知られています。木星の周りの彗星の軌道は非常に楕円形であり、アポジョーブ(惑星から軌道上で最も遠い点)で太陽の重力によって強く摂動される可能性が高いため、不安定です。
太陽系で群を抜いて最も巨大な惑星である木星は、比較的頻繁に天体を捕らえることができますが、SL9 のサイズは珍しいものです。ある衝突後の研究では、直径 0.3 km (0.19 マイル) の彗星が約 1 回に 1 回、惑星に衝突すると推定されています。 500 年と直径 1.6 km (1 マイル) のものは、6，000 年に 1 回しかありません。
彗星が以前に断片化され、木星とその衛星と衝突したという非常に強力な証拠が惑星へのボイジャーのミッション中に、惑星科学者はカリストに 13のクレーターチェーン、ガニメデに3 つのクレーターチェーンを特定しましたが、その起源は当初は謎でした。月に見られるクレーターの連鎖は、しばしば大きなクレーターから放射状に広がっており、最初の噴出物の二次的な衝突によって引き起こされたと考えられているが、木星の衛星の連鎖はより大きなクレーターにはつながっていなかった。SL9 の衝突は、チェーンが分裂した彗星の破片の列が衛星に衝突したことによるものであることを強く示唆していました。

2009 年 7 月 19 日の影響
2009 年の木星衝突イベント
SL9 の衝突からちょうど 15 年後の 2009 年 7 月 19 日、木星の南半球に太平洋ほどの大きさの新しい黒点が現れました。熱赤外線測定は、衝突場所が暖かいことを示し、分光分析は、木星の大気の上部領域で過剰な高温アンモニアとシリカに富む塵の生成を検出しました。科学者たちは別の衝突イベントが発生したと結論付けましたが、今回はよりコンパクトで強力な物体、おそらく小さな未発見の小惑星が原因でした.

「宇宙の掃除機」としての木星
参照:
小惑星衝突回避
SL9 の影響は、太陽系内部 (木星バリア) の「宇宙掃除機」としての木星の役割を浮き彫りにしました。惑星の強い重力の影響により、多くの小さな彗星や小惑星が木星に衝突し、彗星が木星に衝突する頻度は地球の 2，000 倍から 8，000 倍高いと考えられています。
白亜紀末における鳥類以外の恐竜の絶滅は、チクシュルーブクレーターを作り出した白亜紀 – 古第三紀の衝突イベントによって引き起こされたと一般に考えられており、衝突が地球上の生命にとって深刻な脅威であることを示している。 . 天文学者は、木星が潜在的な衝突因子を一掃しなければ、絶滅イベントが地球上でより頻繁に発生し、複雑な生命が発達できなかった可能性があると推測しています。これは、希土類仮説で使用される議論の一部です。
2009 年、太陽系の木星の位置に小さな惑星が存在すると、地球への彗星の衝突率が大幅に増加する可能性があることが示されました。木星の質量の惑星は、小惑星に対する保護を強化しているように見えますが、太陽系内のすべての軌道体に対する全体的な影響は不明です. このモデルや他の最近のモデルは、地球への影響に対する木星の影響の性質に疑問を投げかけています。

こちらもご覧ください
木星のイベント一覧
木星への衝突イベント
木星の大気
73P/Schwassmann-Wachmann、崩壊過程にある地球近傍彗星

参考文献

ノート
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参考文献
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Chodas PW （2002)、Selden E. Ball， Jr. への軌道要素の通信、2006 年 2 月 21 日にアクセス

外部リンク

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この音声ファイルは、2006 年 4 月 14 日付のの改訂版から作成されました。
（ 2006-04-14 )となり、その後の編集は反映されません。( 音声ヘルプ ·
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世界中の天文台やガリレオ宇宙船から送信された写真を集めた First Comet Shoemaker-Levy 9 の Web サイトで、ジェット推進研究所のソフトウェアエンジニアである Ron Baalke によってキュレーションされました。
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ダウンロード可能な gif アニメーションで、地球サイズに対する影響とサイズの時間経過を示します
コメットシューメーカーレビー 9ダンブルートン、テキサス A&M 大学
木星がシューメーカーレビー彗星を飲み込む APOD: 2000 年 11 月 5 日
シューメーカー・レビー彗星が木星に衝突
国立宇宙科学データセンターの情報
彗星を分裂させた通過と2年後の衝突を示すSL-9の軌道のシミュレーション
Shoemaker Levy 9 衝突の正確な 3D シミュレーションを含むインタラクティブな宇宙シミュレーター
NASA Planetary Data System、Small Bodies Node でのShoemaker-Levy 9木星衝突観測キャンペーンのアーカイブ
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