Últims passos del cometa Shoemaker-Levy 9

1994/07/01 Boneta, Jon Andoni | Razkin, Patxi Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Astronomia

Aquest mes de juliol, el planeta Júpiter i un cometa xoquen terriblement. Mai en la història de l'astronomia s'ha pogut veure això, un xoc contra un planeta.

En aquest xoc, i segons els últims càlculs, s'alliberaran 100 milions de megatones d'energia, una quantitat incalculable d'energia. Com a exemple direm que aquesta energia és 10 mil vegades major que la de totes les bombes atòmiques que teníem en el nostre planeta en els anys 80. Totes les bombes llançades durant la Segona Guerra Mundial, incloses les atòmiques, van anar només 2 megatones.

El cometa, avui anomenat Shoemaker-Levy 9, va ser vist per primera vegada pels astrònoms el 25 de març de 1993. A partir de llavors han estat molts els que han mirat aquest cometa, ja que el seu sorprenent aspecte ha encuriosit dels astrònoms. Encara que s'han utilitzat telescopis molt grans, el Telescopi Espacial Hubble ha enviat les millors fotos (Figura 1), on s'han trobat 22 punts (i no l'únic, com sol ser normal en les cometis). Sembla que són part d'un cometa que s'ha dissolt per les forces gravitatòries de Júpiter.

Figura . La cometi denominada Shoemaker-Levy 9 va ser vista per primera vegada pels astrònoms el 25 de març de 1993. A pesar que s'han utilitzat telescopis molt grans, el Telescopi Espacial Hubble ha enviat les millors fotos, on s'han trobat 22 punts (i no l'únic, com sol ser normal en les cometis). Sembla que són part d'un cometa que s'ha dissolt per les forces gravitatòries de Júpiter. La seqüència de la figura mostra l'evolució de les fraccions del cometa.

Història del Cometa

Com és realment sorprenent trobar aquest tipus de cometa (amb tants espais), la branca de l'astronomia anomenada mecànica celeste, amb uns ordinadors increïbles, va començar a analitzar la història d'aquest cometa.

Els primers càlculs van revelar una dada sorprenent, confirmat respecte a les dades enviades posteriorment des de tots els observatoris. Aquest cometa no té en cap cas l'òrbita del cometa normal, és a dir, al voltant del Sol. Gira entorn de Júpiter (Figura 2), que en 1970 va ser capturat després d'un acostament excessiu al planeta. A partir de llavors el cometa es va convertir en el satèl·lit anònim de Júpiter, encara que encara se'l coneix com a cometa.

Però sembla que aquest cometa o satèl·lit contenia uns petits imprevistos. Al juliol de 1992 va passar tan prop de la superfície de Júpiter, on les forces mareals van esclatar (aquestes forces mareals són les forces gravitatòries). Totes aquestes dades són proporcionats per l'ordinador i, encara que no tenen prova directa d'això, són bastant fiables.

Quan aquest cometa es va desfer, va començar a donar la seva última gira, amb el cor dissolt intentant matar-se. L'última gira finalitza aquest mes de juliol. La primera zona xoca el 16 de juliol i l'última entra en l'atmosfera de Júpiter el 22 en aquesta agonia que durarà sis dies.

Les dades encara no estan del tot detallats, però a la vista de les dades enviades des del Jet Propulsion Laboratory de Califòrnia al IAU, el primer focus xoca el 16 de juliol a les 19 h 45 min (UT).

Energia del xoc

Segons les dades obtingudes a través dels ordinadors anteriorment esmentats, la velocitat relativa entre el cometa i Júpiter en el moment de l'impacte serà de 60 km/s. Coneixent aquesta dada és fàcil mesurar l'energia que s'alliberarà. (Basant-nos en el principi de conservació de l'energia mecànica sense conèixer aquesta dada, seria possible calcular-lo, però no començarem a fer-ho.)

Coneguda aquesta velocitat, sabem quina serà l'energia cinètica del cometa en el moment del xoc, que serà l'energia alliberada. La fórmula que utilitzarem per a calcular l'energia cinètica és la següent: No ₌ (m . v2) / 2, ^sent m la massa del cometa i v la velocitat. Com coneixem la velocitat, ens falta massa per a conèixer totes les dades.

Per al càlcul de la massa és necessari conèixer la densitat del cometa, que denominarem ñ, i el volum. Per tant, m = ñ · V, i si considerem que un punt del cometa té la forma d'una esfera, m =\ · 4 / 3 ·<r3.

Tenim problemes per a calcular la densitat. Quina densitat podem prendre? Algun cometa o asteroide, per exemple? O cal prendre una altra densitat? Els científics no estan d'acord, però com té forma de cometa prendrem la densitat del cometa. Sens dubte aquesta pot ser la primera culpa en els càlculs. Noti's que ñ = 1 ^g/cm³, pot ser menor (o major). Així No ₌ 1 / 2 · ñ · 4/3 · r3 · ^v2 = 7,54 ^· 1021 · r3. Aquesta fórmula ens donarà energia en juliols si posem ràdio en quilòmetres.

El més difícil és apreciar aquests radis, ja que en les fotos les zones apareixen dins d'un núvol de pols i gas. A més, veure coses tan petites a aquestes distàncies no és fàcil. Seria com veure una moneda de vint duros a 4.000 quilòmetres en proporció. Dit d'una altra manera, seria com veure en la Lluna la sonda Apol·lo des de la Terra.

Els últims càlculs indiquen que no donarem compte de com ho han fet, el diàmetre màxim de la zona més gran és de 4,3 km. Sent el radi la meitat del diàmetre, podem calcular l'energia cinètica d'aquest nucli: 7,5 · 1022 ^juliols. Considerant tots els nuclis o nuclis, la seva energia cinètica ^és de 4,31· 1023 juliols. Cal dir que molts investigadors creuen que són més petits.

Per a comprendre aquesta energia donarem alguns exemples.

L'energia cinètica d'un automòbil a cent quilòmetres per hora, amb una massa de 1,5 tones, ^{serà de 5,78} · 105 juliols. El conegut Boeing 747, amb una massa de 300 tones i una velocitat de 1.000 km/h, té una energia ^cinètica de 1· 1010 juliols.

Figura . En la següent imatge es pot veure la simulació que els científics Kevin Zahnle del Centre de Recerca Estimis de la NASA i Mordecai-Mark Mac Low de la Universitat de Chicago han realitzat sobre l'evolució d'un cometa de gel de secció quilòmetre en xocar amb Júpiter. La fricció amb els cossos i l'atmosfera circumdant permet escalfar els gasos atmosfèrics fins a 10 mil graus. Això provocarà que una gran massa atmosfèrica avanç cap a regions més fredes. A mesura que la massa ascendeix, els gasos atmosfèrics s'expandeixen i es refreden. Els diferents compostos presents en aquesta massa es condensen formant un gran núvol.

L'energia que es crema a tot el món durant un any és de 1019 ^juliols. El lector s'adonarà que l'energia de les bromes no és en absolut. I si ho comparem amb el terratrèmol que en la Terra són “catastròfics”, el veurem més clarament. Gutenberg i Ritcher van assenyalar que l'energia del terratrèmol de magnitud 8 és de 1017 juliols. Tots coneixem les seves increïbles influències. Sent l'energia del major gairebé un milió de vegades major... Bé. Encara sort que l'objectiu del cometa és Júpiter i no la Terra.

No obstant això, comparant les masses, la cometi és molt de menor que la de Júpiter. Aquesta col·lisió seria com si una formiga xoqués contra el transatlàntic Queen Elizabeth (tenint en compte les masses). Per tant, el xoc serà grotesc, però tenint en compte la massa del planeta, no afectarà l'òrbita de Júpiter.

Influència de la col·lisió en l'atmosfera de Júpiter

Encara no és clar quin serà l'impacte d'aquest xoc, sobretot perquè en entrar a l'atmosfera no es coneix el comportament del cometa.

A mesura que els cossos entren a l'atmosfera de Júpiter perden la seva velocitat i es converteixen en una bola de foc al costat de l'atmosfera circumdant (Figura 3).

La fricció amb els cossos i l'atmosfera circumdant permet escalfar els gasos atmosfèrics fins a 10 mil graus. Això provocarà que una gran massa atmosfèrica avanç cap a regions més fredes. A mesura que la massa ascendeix, els gasos atmosfèrics s'expandeixen i es refreden. Els diferents compostos presents en aquesta massa es condensen formant un gran núvol.

A més, els científics no es posen d'acord per a decidir fins a on entraran els cossos. Alguns creuen que es desintegraran en la part superior de l'atmosfera i uns altres creuen que es desfaran a centenars de quilòmetres de profunditat.

D'altra banda, atès que l'atmosfera és un mitjà elàstic, s'espera que la col·lisió produeixi una ona elàstica, tal com s'aprecia en la figura 4 en les simulacions realitzades amb ordinador.

No serà possible veure directament els xocs des del sòl, ja que els xocs amb el nostre punt de vista es produeixen en la part posterior de Júpiter. No obstant això, en les 4 grans llunes de Júpiter es podrà veure la reflexió de l'explosió. L'impacte de la col·lisió es veurà fins i tot en poques hores després del xoc, ja que Júpiter gira molt ràpid sobre el seu eix (en deu hores).

Per tant, durant aquests dies, a més dels telescopis terrestres, estarà el recentment reparat Telescopi Espacial Hubble i les sondes Voyager i Galileu mirant a Júpiter. Voyager està molt lluny, però ell veurà el xoc directament, prenent les mesures de la lluentor del xoc. Galileu, per part seva, no ho veurà en directe, però per la seva posició, veurà les zones del xoc uns minuts després. No obstant això, no podrà enviar més de 100 fotos, ja que té l'antena principal avariada. Totes aquestes eines permetran analitzar tots els efectes esmentats. D'aquesta forma es coneixerà millor tant l'atmosfera de Júpiter com les estructures del cometa.

Pot ocórrer en la terra?

Figura . Els científics no es posen d'acord per a decidir fins a on entraran els cossos. Alguns creuen que es desintegraran en la part superior de l'atmosfera i uns altres creuen que es desfaran a centenars de quilòmetres de profunditat. D'altra banda, atès que l'atmosfera és un mitjà elàstic, s'espera que la col·lisió produeixi una ona elàstica, com s'aprecia en les simulacions realitzades per ordinador per Joseph Harrington i els tres companys del MIT.

Dir no seria mentida. Si l'òrbita de qualsevol cometa o asteroide travessa la de la Terra, podrà xocar amb la Terra. I si que succeeixen aquest tipus de xocs.

Els xocs que es produeixen en la majoria dels casos són molt petits, encara que a vegades siguin notables. Tunguska (veure Elhuyar. Ciència i Tècnica, números 66 i 67), prop del riu (a Sibèria), per exemple, en 1908 la part d'una cometa que contenia 20.000 kilotones (0,02 megatones, 5.000 milions de vegades menys que el Shoemaker-Levy) va fer explotar el territori de 2.000 quilòmetres quadrats. Aquest tipus de xocs, com el de Sibèria, es produeixen una vegada a segle segons alguns científics. Uns altres, no obstant això, diuen que no són tan abundants. Els xocs més grans són encara més estranys, sobretot perquè els cometes o asteroides petits són molt més nombrosos que els grans.

En poques ocasions es pot veure un xoc tan estrany en el nostre Sistema Solar. Anem, per tant, a veure detingudament l'impacte d'aquest xoc i a gaudir de les imatges que emeten els telescopis, ja que no podrem tornar a veure'l.