Shoemaker-Levy 9 (formalmente designado como D/1992 F2) foi um cometa descoberto pelos astrônomos Carolyn Shoemaker, Eugene Shoemaker e David H. Levy em 24 de março de 1993, em uma fotografia tirada pelo telescópio Schmidt do Observatório Palomar na Califórnia. Esse cometa se partiu em pedaços e colidiu com Júpiter em julho de 1994, fornecendo a primeira observação direta de uma colisão extraterrestre entre dois corpos do Sistema Solar.1 Isso gerou muita cobertura na mídia, e o cometa foi observado por astrônomos do mundo inteiro. A colisão também forneceu novas informações sobre Júpiter e destacou sua função em reduzir os detritos espaciais no sistema solar interior. Ele foi o primeiro cometa a ser visto orbitando um planeta, e provavelmente foi capturado por Júpiter cerca 25 anos antes do impacto.
Cálculos mostraram que o cometa passou o limite de Roche de Júpiter em julho de 1992, e as forças de maré do planeta fizeram com que ele fosse fragmentado em vários pedaços de até 2 km de diâmetro. Esses fragmentos colidiram no hemisfério sul de Júpiter entre 16 de julho e 22 de julho de 1994, a uma velocidade de 60 km/s. As manchas que o impacto causou foram mais fáceis de visualizar do que a Grande Mancha Vermelha e ficaram visíveis durante meses.
Durante a realização de um programa para descobrir objetos próximos da Terra, Carolyn Shoemaker, Eugene Shoemaker e David H. Levy descobriram o cometa Shoemaker-Levy 9 na noite de 24 de março de 1993.2 Ele foi o nono cometa de curto período (um cometa que tem um período orbital de 200 anos ou menos) descoberto pelos Shoemaker e Levy, e recebeu o nome deles. Foi sua décima primeira descoberta de cometas, sendo que duas delas foram de cometas não-periódicos, que utilizam uma nomenclatura diferente. A descoberta foi anunciada pela Circular IAU 5725 em 26 de março de 1993.3 No dia seguinte foram publicados os primeiros elementos orbitais do cometa na Circular IAU 5726.4 5
A imagem da descoberta deu o primeiro indício de que Shoemaker-Levy 9 era um cometa estranho, já que ele apareceu mostrando diversos núcleos em uma região alongada de cerca de 50 segundos de arco de comprimento e de 10 segundos de arco de largura. Brian Marsden, astrônomo do Central Bureau for Astronomical Telegrams, notou que o cometa estava muito perto de Júpiter,6 e por isso sugeriu que ele houvesse sido fragmentado pela gravidade do planeta.
Estudos da órbita de Shoemaker-Levy 9 logo revelaram que ele estava orbitando Júpiter ao invés do Sol, ao contrário de todos os cometas conhecidos na época de sua descoberta. Ele levava cerca de dois anos para orbitar Júpiter e sua distância mínima do planeta era de 0,33 UA. Sua órbita era bastante excêntrica (e = 0,9986).7
Analisando a órbita do cometa, foi revelado que ele estava orbitando Júpiter há algum tempo. É mais provável que ele tenha sido capturado no início da década de 1970, embora isso pode ter acontecido um pouco antes disso, na década de 1960.8 Várias outras observações acharam imagens de Shoemaker-Levy 9 obtidas antes de 24 de março de 1993 (método precovery), incluindo uma fotografia de Kin Endate de 17 de março de 1993, uma outra de Satoru Otomo tirada em 17 de março de 1993 e mais uma de Eleanor F. Helin de 19 de março.4 Nenhuma imagem obtida antes de março de 1993 foi encontrada. Antes de o cometa orbitar Júpiter, ele foi provavelmente um cometa de curto período com um afélio menor do que o de Júpiter, e perélio próximo ao cinturão de asteroides.9
O volume de espaço no qual pode-se dizer que um corpo está em órbita de Júpiter é definido pela esfera de Hill do planeta. Quando o cometa foi capturado por Júpiter, ele estava perto de seu afélio, e estava dentro da esfera de Hill do planeta. Devido ao fato de que o movimento do cometa em relação a Júpiter era muito pequeno, ele estava se aproximando de Júpiter quase em linha reta, o que fez ele ficar em uma órbita muito excêntrica.10
O cometa passou muito perto de Júpiter em 7 de julho de 1992, a apenas 40 000 km acima das nuvens do planeta, uma distância menor que o raio de Júpiter, que é de 70 000 km, e mais perto do planeta do que seu satélite natural mais interno, Métis, e do limite de Roche dele, dentro do qual as forças de maré são fortes o suficiente para fragmentar um corpo que está unido apenas pela própria gravidade.10 Embora o cometa já tivesse passado muito perto de Júpiter outras vezes, o encontro de 7 de julho de 1992 foi o mais próximo, e acredita-se que a fragmentação do cometa ocorreu nele. Cada fragmento do cometa foi indicado por uma letra do alfabeto, desde "fragmento A" até "fragmento W", uma prática que já tinha sido usada para denominar fragmentos de outros cometas.11
Com base em cálculos orbitais, astrônomos deduziram que o cometa passaria a apenas 45 000 km do centro de Júpiter em julho de 1994, uma distância menor que o raio do planeta, significando que haveria uma possibilidade extremamente alta de uma colisão nesta data.10
A descoberta de um cometa que poderia se chocar com Júpiter causou muitas expectativas na comunidade científica, já que os astrônomos nunca tinham visto uma colisão significativa entre dois corpos do sistema solar. Vários estudos foram feitos, e conforme a órbita do cometa ficava mais precisa, a possibilidade deste impacto tornou-se uma certeza. A colisão seria uma oportunidade única para que os cientistas olhassem o interior da atmosfera de Júpiter, já que ela causaria erupções de materiais de partes dela, que normalmente estão escondidos pelas camadas mais externas.7
Astrônomos estimaram que os fragmentos de Shoemaker-Levy 9 tinham tamanhos diferentes, que variavam de poucas centenas de metros a dois quilômetros, o que sugere que, antes da fragmentação, o cometa poderia ter um núcleo de até cinco quilômetros de diâmetro, maior que o cometa Hyakutake. Um dos grandes debates antes da colisão foi se o impacto seria visível da Terra.12 Outros efeitos sugeridos foram ondas sísmicas atravessando Júpiter, um aumento de neblina na estratosfera devido à poeira gerada pelo impacto, e um aumento na massa do anéis de Júpiter.7
A antecipação aumentou conforme a data prevista para a colisão aproximou-se, e vários astrônomos prepararam seus telescópios para observar Júpiter. Diversos observatórios espaciais fizeram o mesmo, como o Telescópio Espacial Hubble, o satélite de observação de raios-X ROSAT e também a sonda Galileu, que estava a caminho do planeta. Os impactos aconteceram do lado de Júpiter oposto ao lado visível da Terra no momento, e somente a sonda Galileu, que no momento estava a 1,6 UA do planeta, foi capaz de observar o cometa no momento da colisão, porém a rápida rotação de Júpiter fez com que os locais do impacto logo ficassem visíveis da Terra.13
A sonda Ulysses e a Voyager 2 também fizeram observações do impacto. A Ulysses, criada principalmente para observações solares, observou Júpiter quando estava a 2,6 UA de distância. A Voyager 2, que já tinha passado por Netuno em 1989, estava a 44 UA de Júpiter e foi programada para registrar emissões de rádio entre 1 e 390 kHz.14
O primeiro impacto ocorreu às 20h12min UTC de 16 de julho de 1994, quando o fragmento A atingiu o hemisfério sul de Júpiter a uma velocidade de 60 km/s.1 Instrumentos da sonda Galileu detectaram uma bola de fogo que atingiu uma temperatura de 24 000 K, mas que em 40 segundos se expandiu e esfriou para 1 500 K. A pluma alcançou uma altura de 3 000 km.15 Poucos minutos após a detecção da bola de fogo, a Galileu mediu um aumento da temperatura, provavelmente causado por material ejetado que caiu em Júpiter. Telescópios terrestres observaram a bola de fogo subindo da borda do planeta pouco depois do impacto inicial.16
Astrônomos esperavam ver as bolas de fogo do impacto, mas não tinham nenhuma ideia da visibilidade dos efeitos atmosféricos do impacto na Terra. Observadores logo viram uma grande macha após o primeiro impacto. A mancha foi visível na maioria dos telescópios, e tinha 6 000 km de diâmetro (uma vez o raio da Terra). Pensa-se que essa e outras manchas foram formadas por detritos do impacto.17
Ao longo de seis dias, 21 impactos distintos foram observados, sendo que o maior aconteceu às 07h33min UTC de 18 de julho de 1994, quando o fragmento G colidiu em Júpiter. Esse impacto criou uma mancha escura muito grande de cerca de 12 000 km de diâmetro, e estima-se que liberou energia equivalente a 6 000 000 de megatons de TNT (600 vezes todo o arsenal nuclear do mundo).18 Dois impactos que aconteceram em um período de doze horas em 19 de julho criaram marcas de impacto de tamanho similar ao tamanho da marca causada pelo fragmento G, e os impactos continuaram até 22 de julho, quando o fragmento W colidiu com o planeta.19
Forte abraço,
Prof. Sérgio Torres
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