El cometa Shoemaker-Levy 9 (formalment anomenat D/1993 F2) va ser el novè cometa descobert pels astrònoms Carolyn i Eugene Shoemaker i David Levy. Va resultar ser el primer cometa observat girant al voltant d'un planeta (Júpiter) en lloc del Sol. El cometa estava fragmentat (amb fragments d'uns 2 km de diàmetre), a causa d'un pas pròxim a Júpiter ocorregut al juliol 1992, quan va ser destrossat per les forces de marea en passar més prop que el límit de Roche.
Entre el 16 de juliol i el 22 de juliol 1994, vint fragments del cometa van xocar amb l'hemisferi del sud de Júpiter a 60 quilòmetres per segon, proporcionant la primera observació directa d'una col·lisió de dos objectes del sistema solar. La col·lisió va produir en l'atmosfera taques fosques que van romandre visibles durant diversos dies. L'esdeveniment va ser àmpliament observat per astrònoms del món, a causa de la seva tremenda importància científica. El succés va ser àmpliament tractat pels mitjans de comunicació, probablement en part a causa de la fascinació amb la possibilitat d'impactes de cometes amb la Terra. El succés va atraure l'atenció sobre el paper de Júpiter a netejar el sistema solar intern de restes sobrants de la formació del sistema solar.
El descobriment El cometa Shoemaker-Levy 9 (SL9) va ser descobert per astrònoms Eugene Shoemaker, Carolyn Shoemaker i David Levy en la nit del 23 de març 1993. Es va descobrir en una fotografia presa amb el telescopi Schmidt de 0.4-metres de l'observatori Palomar a Califòrnia. El cometa va ser un descobriment casual, ja que estaven dirigint un programa d'observacions dissenyat per descobrir objectes pròxims a la Terra.
Carolyn treballa en la Universitat d'Arizona i en l'observatori Lowell, el seu marit Eugene és astrogeòleg del Centre d'Estudis Geològics dels Estats Units i David Levy pertany l'observatori Palomar. Els tres formen un equip eficaç de buscadors de cometes, perquè des de 1989 ja n'han trobat 13. Carolyn, amb 32 descobriments, en té el rècord mundial.
La imatge del descobriment va donar la primera prova que SL9 era un cometa rar, tenia nuclis múltiples en una regió d'aproximadament 50 segons d'arc de llarga per 10 segons d'arc d'ample. Brian Marsden, del Central Bureau for Astronomical Telegrams, va fer notar que el cometa estava a només 4 minuts d'arc de Júpiter i que el seu moviment aparent indicava que s'acostava a Júpiter i suggeria que l'objecte eren fragments múltiples d'un cometa trencat per la gravetat de Júpiter.
Un cometa orbitant Júpiter Els estudis orbitals del nou cometa van revelar prompte que, al contrari de tots els altres cometes descoberts abans, estava girant al voltant de Júpiter en lloc del Sol. La seva òrbita al voltant de Júpiter tenia la mínima distància al planeta a 0.33 ua. El cometa tenia una òrbita inestable al voltant de Júpiter.
Rastrejant el moviment orbital del cometa cap arrere, va resultar que havia estat girant al voltant Júpiter durant algun temps. El més probable és que fora capturat des d'una òrbita solar entre els anys 1970 i 1972, encara que la captura podia haver ocorregut molt abans. Abans que el cometa fora capturat per Júpiter, probablement era un cometa del curt període amb un afeli en l'òrbita de Júpiter, i un periheli en l'interior del cinturó d'asteroides.
El cometa havia passat summament prop de Júpiter el 7 de juliol 1992, a només 40.000 km per damunt del núvol del planeta, una distància més petita que el radi de Júpiter de 70.000 km, i dins del límit de Roche del planeta dins del qual la força de marea és prou forta per a trencar un cos que només es manté unit per la gravetat. Encara que el cometa havia tingut acostaments pròxims anteriors a Júpiter, el del 7 de juliol pareixia ser el més pròxim, i es pensa que la fragmentació del cometa ha ocorregut en aquell moment.
Rastrejant l'òrbita del cometa, però aquesta vegada cap al futur, es va veure que hi havia una probabilitat summament alta que col·lidís amb Júpiter en juliol del1994; les solucions orbitals millors el feien passar a uns 45.000 km del centre de Júpiter, una distància més xicoteta que el radi del planeta. Els estudis van suggerir que el tren de nuclis cometaris entrarà en l'atmosfera de Júpiter durant un període d'aproximadament 5 dies.
En la foto presa pel Hubble a l'estiu de 1993 es distingeixen quatre trossos a penes separats 1.000 km. Els 20 fragments estan dispersos al llarg de 160.000 km. Els fragments brillen en ser il·luminats per la llum solar i estan rodejats de pols. Els astrònoms els qualifiquen com un collar de perles. Per a saber els efectes del xoc, determinar la massa dels fragments és vital, així com la velocitat de xoc. Segons el Hubble, els 11 fragments majors tenen grandàries entre 2,5 i 4,3 km de diàmetre. L'energia de l'impacte és proporcional a la massa del fragment i, per tant, és proporcional al cub del seu diàmetre.
Les prediccions per a la col·lisió Descobrir que era probable que el cometa xocara amb Júpiter va causar una gran excitació en la comunitat astronòmica, perquè els astrònoms mai abans havien tingut l'oportunitat de veure xocar dos cossos del sistema solar. En juny de 1993, es creia que alguns dels trossos podia xocar amb Júpiter el 1994. Per a Brian Marsden, la probabilitat que almenys un tros xocara era del 64%. En novembre de 1993, les anàlisis de la trajectòria fetes per Jay Melosh i James Scotti asseguraven, ja que els fragments arribarien a Júpiter en un període de 6 dies abans i després del 21 de juliol de 1994. La col·lisió donaria als científics una oportunitat única per veure dins de l'atmosfera de Júpiter, perquè s'esperava que les col·lisions causaren erupcions de material de les capes que normalment estan tapades davall els núvols.
Grandària dels fragments Les primeres estimacions parlaven d'una massa total molt gran, equivalent a un cometa de 40 km de diàmetre (7 vegades el cometa de Halley). Amb aquesta massa, els impactes produirien una deflagració enorme, els efectes es podrien observar amb un senzill telescopi d'aficionat i va haver-hi qui va especular amb temperatures de l'ordre de 15 milions de graus, capaços de provocar reaccions nuclears.
Les determinacions del Hubble pareixen dir que són més xicotets que l'inicialment establert i, per tant, els seus efectes molt menors. Els astrònoms van estimar que els fragments visibles de SL9 eren de la grandària d'uns cents metres i com a màxim d'un parell de quilòmetres, però, suggerint que el cometa originari pot haver tingut un nucli d'uns 5 km (una miqueta més gran que el cometa Hyakutake, que va ser molt lluminós quan va passar prop de la Terra el 1996). A mitjan maig de 1994, el Hubble va determinar que, per l'acció gravitatòria de Júpiter, els fragments canvien a mesura que el cometa s'acosta a Júpiter. Un dels fragments més xicotets s'havia convertit en pols mentre que un altre s'havia partit en dos. Si el procés segueix avant, els efectes seran molt menors del que s'esperava. Hi havia qui pensava que el succés podria passar desapercebut. S'espera que, segons els fragments vagen acostant-se al planeta, s'escampen més, fins a formar un riu d'un milió i mig de km.
Un motiu de gran debat era si els efectes de l'impacte dels cossos serien observables des de la Terra, a banda d'una flamerada quan els meteors es desintegraren pel xoc amb Júpiter. Per a saber-ne la realitat, va caldre esperar l'esdeveniment i hui sabem que els efectes van ser visibles per als telescopis d'aficionats.
Lloc sobre Júpiter de l'impacte L'impacte tindrà lloc en l'hemisferi ocult a la Terra (la trajectòria dels impactes està entre 3° i 10° per darrere del limbe occidental del planeta), per la qual cosa no serien directament observables, però la ràpida rotació del planeta ens mostraria els efectes del xoc al cap de pocs minuts. No obstant això, la sonda Galileu presenciaria l'efecte del xoc, en concret emissions en l'infraroig degudes a la calor generada pel cometa per la fricció amb l'atmosfera de Júpiter. Esta nau es trobava a només 240 milions de km de Júpiter (3 vegades més prop que els observadors terrestres.) La zona dels impactes a l'entorn dels 45° S està pròxima a la zona temperada sud (SSTeZ), un anell de color blanquinós no fàcilment recognoscible. Hi ha un fet addicional: Júpiter en l'època de l'impacte era només visible un parell d'hores després de la posta solar, cosa que va obligar a coordinar el nombre més gran d'observatoris per a l'observació del succés.
Túnel, ona de xoc i ona sísmica Els efectes de la col·lisió divideixen els científics. És clar que els efectes depenen en gran manera de la massa del fragment. Quan un cos sòlid entra a gran velocitat en una atmosfera densa com la de Júpiter, allibera la seua energia cinètica ràpidament a causa de la frenada per fricció amb el gas atmosfèric. Això el fa cremar igual que un meteor quan entra en l'atmosfera de la Terra. Es forma una espècie de túnel per on entra el bòlid, una ona de xoc de gas molt calent que posteriorment s'escapa cap amunt de l'atmosfera pel mateix túnel en forma de ploma de gas. La bola de foc creada s'expandirà ràpidament mentre ascendeix i apareix per damunt del núvol del planeta. Aquesta ejecció de gasos calents serà la prova que s'hi ha produït el xoc. L'ona de xoc actua com un escut contra la calor despresa per la fricció i els fragments poden penetrar prou en l'atmosfera. El material ejectat cap a fora pot ser traslladat fins i tot més pel camp magnètic i produir efectes en les aurores i en el cinturó de radiació, mentre que ones sísmiques recorren l'atmosfera provocant alteracions en la circulació del planeta. S'espera que aquestes ones sísmiques ajuden a obtenir informació de l'estructura de l'atmosfera, de la mateixa manera que un terratrèmol en la Terra ens dona informació de l'estructura interior del nostre planeta. També es preveia un augment de la boira en l'estratosfera per la pols dels impactes, i un augment en la massa de l'anell de Júpiter.
Aquest és l'escenari general, però detalls com la temperatura que aconsegueix el gas, l'energia alliberada o la pervivència de la pertorbació depenen d'un factor no ben conegut: la massa del bòlid. Atès que l'observació de la col·lisió era completament inaudita, els astrònoms eren cauts amb les seues prediccions del que l'esdeveniment podria revelar.
Els impactes La previsió dels impactes A mesura que s'acostava la data per a les col·lisions, els astrònoms preparaven els seus telescopis, fins i tot el telescopi espacial Hubble, el ROSAT, satèl·lit d'observació de rajos X i, significativament, la sonda Galileu, llavors en el seu viatge de trobada amb Júpiter fixat per a 1996.
Els impactes successius dels 20 fragments, estava previst que tingueren lloc en les dates i hores següents. També s'indica la zona de la Terra des d'on el planeta era visible en eix instant: Den. Data Hora prevista (UTC+2) Zona A 16/7/1994 21:57 Àfrica, Orient Mitjà, Europa B 17/7/1994 04:49 Amèrica del Nord, Mèxic, Sud-amèrica C 17/7/1994 08:56 Nova Zelanda, Hawaii D 17/7/1994 13:42 Austràlia, Nova Zelanda, Japó E 17/7/1994 17:04 Índia, sud de la Xina, Sud-est Àsia F 18/7/1994 02:28 Amèrica del Sud G 18/7/1994 09:28 Nova Zelanda, Hawaii H 18/7/1994 21:26 Àfrica, Orient Mitjà, Europa K 19/7/1994 12:18 Nova Zelanda, Austràlia L 20/7/1994 00:07 Espanya, el Brasil, Àfrica occidental N 20/7/1994 12:19 Austràlia, Nova Zelanda P2 20/7/1994 17:05 Índia, sud de la Xina, sud-est d'Àsia Q2 20/7/1994 21:32 Àfrica, Orient Mitjà, Europa de l'Est Q1 20/7/1994 21:59 Àfrica, Orient Mitjà, Europa de l'Est R 21/7/1994 07:22 Hawaii, Amèrica del Nord-oest S 21/7/1994 17:07 Índia, sud de la Xina, sud-est d'Àsia T 21/7/1994 20:04 Àfrica, Orient Mitjà, Europa U 21/7/1994 23:47 Espanya, el Brasil, Àfrica occidental V 22/7/1994 05:57 Amèrica del Nord, Mèxic, Sud-amèrica W 22/7/1994 09:53 Nova Zelanda, Hawaii, Austràlia
L'observació dels impactes Vegeu Descripció detallada dels impactes del SL9.