Dopad komety SL-9 na Jupiter

Srážka dvou kosmických těles v naší sluneční soustavě, při které se uvolní energie srovnatelná s energií uvolněnou při výbuchu až milionu megatun TNT, není již jen předmětem teoretických úvah. Dne 16. července 1994 ve 20 hodin 13 minut a 16 sekund světového času zaznamenal Hubblův dalekohled první známky průvodních jevů vyvolaných dopadem prvního z více než dvou desítek úlomků rozpadlé komety na planetu Jupiter. Dopad posledního pozorovatelného úlomku byl zaznamenán v pátek 22. července 1994, krátce po 8. hodině světového času. Byla to událost nepochybně mimořádná.

Co nám podává střízlivá analýza?

Skutečnost, že se jádro komety rozpadlo na více než dvě desítky samostatných objektů, je nepochybným důkazem extrémně malé soudržnosti původního tělesa. Až dosud byly zvažovány čtyři modely kometárních jader ¹⁾ . Zdá se, že pohnutá historie Shoemaker-Levy 9 rozhodla ve prospěch modelu s přiléhavým označením „prvotní hromada sutě“. Kritické pnutí v jádru komety vyvolané slapovými silami bylo nepatrné – asi 300 Pa. To znamená, že jádro jako celek mělo o čtyři řády menší pevnost než např. běžná cihla. Soudržnost jednotlivých úlomků nebyla zřejmě o mnoho větší. Je velmi pravděpodobné, že jednotlivé pozorované úlomky byly opět shluky relativně pevnějších těles o rozměrech desítek až stovek metrů.

Rozpad jádra nebyl nijak dramatický. Rychlost, se kterou se od sebe jednotlivé části rozpadlého jádra vzdalovaly, byla zpočátku jen několik metrů za sekundu. Úlomky se pohybovaly v gravitačním poli Jupitera po individuálních drahách. Tím se vytvořila jakási „šňůra“, která těsně před dopadem dosáhla délky 4,5 milionu km. Při prvotním rozpadu se uvolnilo množství velmi malých částic, které vytvořily kolem úlomků asymetrické prachové útvary, a ty přispěly k podstatnému zvýšení celkové jasnosti úlomků, které by jinak byly nepozorovatelné. „Zčervenání“ slunečního světla rozptýleného na prachových částicích prozrazuje, že prachová zrna nejspíše obsahovala silikáty.

Pozoruhodná je krátkodobá emise jednou ionizovaného hořčíku v ultrafialové oblasti spektra, pozorovaná Hubblovým dalekohledem v okolí úlomků dva dny před prvním dopadem. Uspokojivé vysvětlení tohoto jevu zatím nemáme. Jak se prach obklopující úlomky pozvolna rozptyloval do prostoru, jasnost úlomků postupně klesala. V červnu 1994 i ty nejjasnější měly jen desetinu původní jasnosti a některé několik měsíců před dopadem zmizely.

Dosavadní výsledky dosti dobře odpovídají představě, že původní těleso o hmotnosti řádově 10¹³ kg bylo velmi málo soudržné jádro komety, složené z velkého počtu pevnějších částí vázaných k sobě převážně vlastní gravitační silou. Při průchodu perijovem došlo r. 1992 k jeho rozpadu vlivem slapových sil.

Pro představu: při dopadu některého z větších úlomků do Jupiterovy atmosféry se uvolnila energie, která odpovídá explozi 2.10⁵ megatun TNT. To je přibližně o čtyři řády větší energie ve srovnání s energií tunguzského meteoritu z r. 1908 nebo maximální energií uvolněnou při zkouškách nukleárních zbraní v atmosféře.

Jednotlivé úlomky dopadly na odvrácenou stranu planety, i když ne daleko za její viditelný okraj. Místa dopadu se díky rychlé rotaci planety (necelých 10 hodin) dostala během několika desítek minut po střetu s úlomky na viditelnou polokouli. Bylo možno přímo pozorovat zářící mračno hmoty vyvržené nad viditelný okraj planety, tedy „nad horizont“ z pohledu pozemského pozorovatele. To umožnilo odhadnout výšku, do které byla hmota vynesena. Místa dopadu byla přímo pozorovatelná z kosmické sondy Galileo, která v té době byla ve vzdálenosti 240 milionů km od Jupitera.

Jevy vyvolané dopadem jednotlivých úlomků byly především:

• Krátkodobé zjasnění v místě dopadu.
• Jasné výtrysky hmoty vystupující nad okraj planety několik minut po dopadu, popřípadě slabé záblesky předcházejí těmto jevům.
• Zjasnění Jupiterových měsíců odrazem záření z míst dopadu. (Jev byl vesměs tak slabý, že nelze z jistotou říci, zda byl vůbec zaregistrován.)
• Stopy po dopadech v atmosféře planety.
• Zjasnění a opětné potemnění polárních oblastí, velmi selektivní reakce magnetosféry planety na dopad jednotlivých fragmentů aj.

Výška, ve které je možno očekávat první známky zážehu bolidu (jasného meteoru), je asi 400 km nad tropopauzou (viz obr. obrázek). Takové záblesky byly skutečně pozorovány jak Hubblovým dalekohledem, tak z pozemských observatoří asi 100 sekund před tím, než se „klobouk hřibu“ vyvržené hmoty objevil nad okrajem planety. Během průletu stratosférou, tedy ve stadiu bolidu, se úlomky rozpadaly především díky prudkému odpařování povrchových vrstev a svou existenci ukončily explozí. Celý proces proběhl v deseti až patnácti sekundách. Výrazné maximum jasu se proti očekávání dostavilo ihned na počátku jevu. Je velmi pravděpodobné, že tento efekt způsobilo velké množství menších částic provázejích jednotlivé velké úlomky. Maximální jas bolidů ve viditelném oboru spektra je asi jen 3 až 5 procent celkového jasu planety, ale ve světle zářícího metanu byl jas až pětkrát vyšší. Teplota bolidu se odhaduje až na 7 000 K.

Jak hluboko pronikly úlomky do Jupiterovy atmosféry?

Mohutná exploze v závěrečné fázi bolidu vedla k vytvoření neméně mohutného výtrysku hmoty. Ten byl pozorovatelný jako zářící oblak nad okrajem planety několik minut po dopadu. Vskutku fascinující je snímek tohoto úkazu pořízený v infračervené oblasti spektra na 2,34