Shoemaker-Levy 9: Jüpiter'e çarpan kuyruklu yıldız

Shoemaker-Levy 9 (resmî adıyla D/1993 F2), 1992'de Jüpiter'in kütleçekimiyle parçalara ayrılan ve iki yıl sonra, 16-22 Temmuz 1994 arasında bu parçalarıyla gezegene çarpan bir kuyruklu yıldızdır. Olay, Güneş Sistemi'nde iki gök cisminin Dünya dışında çarpışmasının doğrudan gözlendiği ilk örnek oldu. Shoemaker-Levy 9 aynı zamanda Güneş'in değil, bir gezegenin çevresinde dolanırken yakalanan ilk etkin kuyruklu yıldızdı.

Çarpışmayı Dünya'daki gözlemevleri, Hubble Uzay Teleskobu ve o sırada Jüpiter'e doğru yol alan Galileo sondası izledi. Parçaların bıraktığı koyu izler aylarca görülebildi; olay hem Jüpiter'in atmosferi hakkında yeni bilgiler verdi hem de gök cisimlerinin çarpma tehlikesine dair kamuoyu ilgisini artırdı.

Keşif ve adlandırma

Kuyruklu yıldızı Carolyn Shoemaker, Eugene (Gene) Shoemaker ve David Levy buldu. Cisim, 24 Mart 1993 gecesi Kaliforniya'daki Palomar Gözlemevi'nde 46 santimetrelik Schmidt teleskobuyla çekilen iki fotoğrafta fark edildi. Keşif, Uluslararası Astronomi Birliği'nin 26 Mart 1993 tarihli 5725 numaralı bülteniyle duyuruldu.

Görüntü sıradan bir kuyruklu yıldıza benzemiyordu: yaklaşık 50 yay saniyesi uzunluğunda ve 10 yay saniyesi genişliğinde, uzamış bir bölgeye yayılmış birden çok çekirdek seçiliyordu. Adındaki "9", Shoemaker ve Levy ekibinin keşfettiği dokuzuncu periyodik kuyruklu yıldız olmasından gelir.

Jüpiter'e yakalanma

Yörünge hesapları, Shoemaker-Levy 9'un keşfedildiğinde Güneş'in değil Jüpiter'in çevresinde dolandığını gösterdi. Gezegen çevresindeki turu yaklaşık iki yıl sürüyordu ve yörüngesi son derece basıktı (dışmerkezlik değeri 0,9986). Bu, cismin bir turun büyük bölümünü Jüpiter'den çok uzakta geçirip ardından gezegene çok yaklaştığı anlamına gelir.

Kuyruklu yıldızın ne zaman yakalandığı kesin bilinmiyor. Geriye dönük hesaplara göre yakalanma 1970'lerin başında, belki de 1960'ların ortasında gerçekleşti; NASA ise cismin yok olmadan önce yaklaşık on yıl Jüpiter'in çevresinde dolandığının düşünüldüğünü belirtir. Hesaplara göre yakalanmadan önce Güneş çevresinde kısa dönemli bir yörüngede dolanıyordu: Güneş'e en uzak noktası Jüpiter'in yörüngesinin hemen içinde, en yakın noktası ise asteroit kuşağının iç tarafındaydı.

1992'deki parçalanma ve "inci dizisi"

Kuyruklu yıldız 7 Temmuz 1992'de Jüpiter'in bulut tepelerinin yalnızca 40 bin kilometre kadar üstünden geçti. Bu mesafe, gezegenin yaklaşık 70 bin kilometrelik yarıçapından bile küçüktü; cisim, Jüpiter'in en içteki uydusu Metis'in yörüngesinin ve gezegenin Roche sınırının epey içine girmişti. Roche sınırı, bir cismi kendi kütleçekimiyle bir arada tutan kuvvetin, büyük bir gök cisminin gelgit etkisine (cismin yakın ve uzak yüzlerine farklı büyüklükte uygulanan çekime) yenik düştüğü uzaklıktır. Gevşek yapılı bir kuyruklu yıldız çekirdeği bu sınırın içinde dağılabilir; Shoemaker-Levy 9'un başına gelen de buydu.

Parçalanma sonucunda çapı 2 kilometreye kadar ulaşan 21 ayrı parça ortaya çıktı. Gökbilimciler bunları A'dan W'ye uzanan harflerle adlandırdı. NASA'ya göre parçalanmadan önceki asıl çekirdeğin çapı 1,5-2 kilometre kadardı.

Ekim 1993'te yayımlanan Hubble görüntüsü, yaklaşık 20 parçanın bir çizgi boyunca sıralandığını gösteriyordu. Bu görünüm kuyruklu yıldıza İngilizce "string of pearls" yani inci dizisi lakabını kazandırdı; NASA ise aynı parçalar için "yük treni" benzetmesini kullanır. Hubble'ın keskin görüntüleri bilimsel açıdan da önemliydi: çekirdeklerin yer teleskoplarıyla yapılan ilk tahminlerden çok daha küçük olduğu, ilk tahminlerdeki 14 kilometre yerine muhtemelen 5 kilometreden küçük oldukları anlaşıldı.

16-22 Temmuz 1994: çarpışma haftası

Yörünge hesapları, parçaların Temmuz 1994'te yaklaşık beş günlük bir süre içinde Jüpiter'in atmosferine dalacağını gösterdi. Gerçekten de parçalar 16-22 Temmuz 1994 arasında gezegenin güney yarımküresine, saniyede yaklaşık 60 kilometrelik hızla çarptı. İlk çarpan A parçasıydı (16 Temmuz, 20.13 UTC); seri, 22 Temmuz'da W parçasıyla sona erdi.

En güçlü çarpma 18 Temmuz'da saat 07.33 UTC'de G parçasından geldi. Yapılan tahminlere göre bu tek çarpma, 6 milyon megaton TNT'ye eşdeğer, yani dünyadaki nükleer cephaneliğin yaklaşık 600 katı enerji açığa çıkardı. G parçasının bıraktığı koyu leke 12 bin kilometreden geniş, neredeyse bir Dünya çapı büyüklüğündeydi. NASA'ya göre çarpmaların yükselttiği sıcak gaz ve toz sütunları 2.000-3.000 kilometre yüksekliğe çıktı, çarpma noktalarında atmosfer 30.000-40.000 °C'ye kadar ısındı; NASA dizinin toplam etkisini "300 milyon atom bombası" ile karşılaştırır.

Çarpmalar Dünya'dan bakıldığında Jüpiter'in görünmeyen yüzünde gerçekleşti. Ancak gezegen çok hızlı döndüğü için çarpma bölgeleri birkaç dakika sonra Dünya'dan görülebilir hâle geldi. Ortaya çıkan koyu, halkalı izler o kadar belirgindi ki gözlemciler onları Büyük Kırmızı Leke'den daha kolay seçildiğini aktardı. İzler aylarca görülebildi, sonra Jüpiter'in rüzgârları onları dağıttı.

Galileo, Hubble ve yer gözlemevleri

Çarpışmayı doğrudan, yani çarpma anında görebilen tek araç, Jüpiter'e doğru yolculuğunu sürdüren Galileo sondasıydı. Sonda gezegenden yaklaşık 238 milyon kilometre uzaktaydı ve Dünya'nın Jüpiter'e bakış doğrultusundan yaklaşık 40 derece farklı bir açıdan baktığı için gezegenin gece tarafındaki çarpma noktalarını görebiliyordu. 22 Temmuz'da W parçasının çarpmasını 2⅓ saniye arayla çekilen dört karede kaydetti: önce hiçbir şey görünmüyor, sonra bir ışık noktası belirip parlıyor ve yedi saniye içinde sönüyordu. Galileo'nun ve Jüpiter'e giden diğer görevlerin ayrıntısı Jüpiter'e giden görevler sayfasında.

Hubble Uzay Teleskobu çarpma ateş toplarını ve çarpma bölgelerini morötesi ve görünür ışıkta izledi; aylar öncesinden parçaların boyutlarını ve dizilişini de belgelemişti. Bu gözlemlere Güneş'i inceleyen Ulysses sondası ile Güneş Sistemi'nin dış bölgelerinde yol alan Voyager 2 de katıldı. Dünya'nın dört bir yanındaki gözlemevleri de olayı yakından takip etti; olay medyada geniş yer buldu.

Bilimsel sonuçlar

Jüpiter'in atmosferi

Çarpmalar, Jüpiter'in bulutlarının altındaki maddeyi yüzeye taşıyarak tayf ölçümlerine açtı. Gözlemciler iki atomlu kükürt (S2) ve karbon disülfür ile amonyak ve hidrojen sülfür gibi molekülleri, ayrıca demir, magnezyum ve silisyum gibi elementleri saptadı. Stratosferde su buharı, karbon monoksit, karbon monosülfür ve hidrojen siyanür gibi yeni bileşikler oluştu; amonyak ve karbon disülfür en az on dört ay boyunca algılanabildi. Sürprizlerden biri, beklenenden çok daha az su bulunmasıydı. NASA'ya göre olay, kuyruklu yıldızın bileşimini ve yapısını anlamanın yanı sıra, yayılan tozu izleyerek Jüpiter'in yüksek irtifa rüzgârlarını ölçmeye ve atmosferdeki değişimlerle manyetosfer arasındaki ilişkiyi incelemeye de olanak verdi.

Başka dünyalardaki izler

Shoemaker-Levy 9, parçalanmış cisimlerin gezegen ve uydulara dizi hâlinde çarpabileceğini de gösterdi. Galileo sondası 1996'da Jüpiter'in uydusu Kallisto'da bir krater zinciri fotoğrafladı; NASA'ya göre bu zincirin, Shoemaker-Levy 9'un parçalarına benzer bölünmüş bir cismin çarpmasıyla oluştuğu düşünülüyor. Uydular hakkında daha fazlası Jüpiter'in uyduları sayfasında.

Tam 15 yıl sonra, 19 Temmuz 2009'da Jüpiter'de yeni bir çarpma izi belirdi. Hubble'ın 23 Temmuz 2009'da çektiği görüntüde leke, Avrupa'nın boyunun yaklaşık iki katı uzunluğa yayılmıştı ve 1994'teki izlere dikkat çekici biçimde benziyordu.

"Kozmik süpürge" tartışması

Olay, Jüpiter'in güçlü kütleçekimiyle iç gezegenlere doğru gelen cisimleri yakalayan bir "kozmik süpürge" olduğu fikrini öne çıkardı. Jüpiter'e düşen kuyruklu yıldız sayısının Dünya'dakinden 2.000 ila 8.000 kat fazla olduğu tahmin ediliyor. Ancak bu koruyuculuk rolü tartışmalıdır: 2008'deki bilgisayar benzetimleri, Jüpiter'in kütleçekiminin kuyruklu yıldızların yörüngelerini yakalayıp ya da dışarı fırlattığı kadar sıklıkla içeriye doğru da saptırdığını, dolayısıyla iç Güneş Sistemi'nden geçen kuyruklu yıldız sayısını net olarak azaltmadığını öne sürdü. Bazı bilim insanları Jüpiter'in Kuiper kuşağından Dünya'ya doğru kuyruklu yıldız çektiğini, bazıları ise Dünya'yı Oort bulutundan gelenlere karşı koruduğunu düşünüyor; konu bugün de açık.

Gezegen savunmasına etkisi

Shoemaker-Levy 9, büyük bir çarpmanın neler yapabileceğini canlı biçimde gözler önüne serdi. NASA'nın değerlendirmesine göre benzer büyüklükte bir cisim Dünya'ya çarpsaydı, havaya kalkan toz ve enkaz gökyüzünü karartarak bitki yaşamını yok edebilirdi. Olay, Dünya'ya yakın cisimlerin taranmasına verilen önemi artırdı. Bu ilgi aslında tamamen yeni değildi: ABD Kongresi'nin talebiyle hazırlanan 1992 tarihli "Spaceguard Survey" raporu, NASA'ya 1 kilometreden büyük Dünya'ya yakın asteroitlerin yüzde 90'ını on yıl içinde bulma görevinin verilmesine yol açmıştı. Shoemaker-Levy 9 ise bu çalışmaların arkasındaki kaygının somut bir örneği oldu.

Verileri göster

1992	7 Tem: Roche içinde parçalandı
1993	24 Mart: Palomar'da keşif
1993	Ekim: Hubble'dan inci dizisi
1994	16 Tem: ilk çarpma (A)
1994	18 Tem: en büyük çarpma (G)
1994	22 Tem: son çarpma (W)
2009	19 Tem: Jüpiter'de yeni iz

Verileri göster

Asıl çekirdeğin çapı	1,5-2 km
Çarpma dönemi	16-22 Temmuz 1994
Duman sütunlarının yüksekliği	2.000-3.000 km
Isınan atmosfer	30.000-40.000 °C
Galileo'nun Jüpiter'e uzaklığı	238 milyon km

Kısaca

• Shoemaker-Levy 9, 1993'te Carolyn ve Eugene Shoemaker ile David Levy tarafından Palomar Gözlemevi'nde keşfedildi.
• Jüpiter'in çevresinde dolanırken yakalanan ilk etkin kuyruklu yıldızdı; 7 Temmuz 1992'de gezegenin Roche sınırının içine girip parçalandı.
• 21 parça, Hubble görüntülerinde "inci dizisi" gibi sıralanmış göründü.
• Parçalar 16-22 Temmuz 1994'te saniyede yaklaşık 60 kilometre hızla Jüpiter'e çarptı; en büyük çarpma 18 Temmuz'da G parçasından geldi.
• Galileo sondası çarpmaları doğrudan gördü; Hubble ve yer gözlemevleri izleri aylarca takip etti.
• Olay Jüpiter'in atmosferine dair yeni bilgiler verdi, gezegenin "kozmik süpürge" rolünü tartışmaya açtı ve çarpma tehlikesine ilgiyi artırdı.