Fragen Sie Ethan: Warum kollidieren so viele Objekte mit Jupiter?

Tscheljabinsker Meteorit; Foto: Konstantin Kudinov

Eines der interessantesten und gleichzeitig schrecklichsten Ereignisse auf der Erde ist eine Kollision mit einem Fragment eines Kometen oder eines Asteroiden. Kollisionen wie in Tscheljabinsk vor nicht allzu langer Zeit sind weit verbreitet. Während des Lebens kann eine Person viele solcher Objekte sehen. Zusammenstöße sind weitaus seltener und führen zu Konsequenzen wie dem Fall von Tunguska, dem Arizona-Krater oder dem großen Aussterben vor 65 Millionen Jahren. Die Ergebnisse solcher Zusammenstöße sind bis heute sichtbar. Aber sie können nicht mit dem verglichen werden, was Jupiter erlebt. Warum? Dominic Turpin fragt:

So viele Weltraumobjekte stürzen wegen ihrer Gravitationskraft gegen Jupiter oder weil er zu groß ist, um ihn zu übersehen?



Als die Amateurastronomen Gerrit Kernbauer und John Makeon am 17. März 2016 versehentlich die größte Welt unseres Sonnensystems beobachteten und fotografierten, trat ein plötzlicher Blitz auf.



Der einzige bekannte Grund für solche Ausbrüche sind Kollisionen, und in letzter Zeit haben wir eine große Anzahl von Kollisionen mit Jupiter gesehen, hauptsächlich aufgrund von Amateurastronomen, die es gerne betrachten, selbst wenn professionelle Teleskope nicht auf den Planeten gerichtet sind. In den letzten Jahren konnten Amateure eine Vielzahl von Kollisionen feststellen, darunter:



Im Juni 1994 löste sich der Komet Shoemaker-Levy 9 auf und kollidierte mit Jupiter. Dank unserer Kenntnis der Schwerkraft wurde dieses Ereignis in einem Jahr vorhergesagt. Aufgrund dieser Kollision hat sich die Oberfläche des Jupiter seit Monaten verdunkelt. Der Durchmesser des Kometen vor dem Zerfall betrug ungefähr 5 km.



Im Juli 2009 entdeckte der Amateurastronom Anthony Wesley auf dem Jupiter einen dunklen Fleck von der Größe der Erde. Höchstwahrscheinlich entstand es als Ergebnis einer Kollision mit einem Asteroiden mit einem Durchmesser von 0,2 - 0,5 km. Nachfolgende Beobachtungen des Weltraumteleskops. Das Hubble (im optischen Bereich oben) und das Keck-Observatoriumsteleskop (im Infrarotbereich unten) zeigten, dass während der Kollision tausende Male mehr Energie freigesetzt wurde als bei Tunguska.



Im Juni 2010 wurde eine weitere Kollision in Echtzeit aufgezeichnet. Er wurde erneut von Anthony Wesley und Christopher Go von den Philippinen gesehen. Der Blitz dauerte zwei Sekunden, was einer Masse von etwa 500 bis 2000 Tonnen und einer Größe von 8 bis 13 m entspricht. Nach Angaben des Gemini-Observatoriums ist es wahrscheinlich, dass diese Objekte mehrmals im Jahr auf Jupiter fallen.



Einige Monate später, im August 2010, kam es auf dem Jupiter zu einer weiteren Kollision (oben), die zu einem kleinen Ausbruch führte. Es wurde von einem anderen Amateur, Masayuki Tachikawa aus Japan, entdeckt.



Im September 2012 beobachtete Dan Petersen einen weiteren Ausbruch auf Jupiter, und diesmal drehte George Hall ein Video des Ereignisses, mit dem Wissenschaftler feststellen konnten: Die Kollision in Größe und Leistung fiel ungefähr mit der Kollision im August 2010 zusammen.

Warum passiert das auf Jupiter? Warum treten dann so große, lebhafte und häufige Kollisionen auf, im Vergleich zu denen die größten Kollisionen, die wir auf der Erde gesehen haben, verblassen?



Das erste, was mir in den Sinn kommt, ist natürlich die Größe. Um die Kollisionsfrequenz in einem beliebigen System zu berechnen, ist die einfachste Schätzung die Multiplikation:

1. Geschwindigkeit von Objekten (Kometen, Asteroiden, Meteoren),
2. die Konzentration von Objekten im Volumen,
3. Der Querschnitt des potenziellen Ziels.

Die Geschwindigkeiten von Kometen und Asteroiden, die in der Nähe von Jupiter fliegen, stimmen praktisch mit den Geschwindigkeiten von Objekten in der Nähe der Erde überein, und ihre Konzentration in einem bestimmten Volumen ist ungefähr gleich, obwohl Jupiter einen leichten Vorteil hat - aufgrund der Tatsache, dass er etwas näher am Asteroidengürtel liegt. Der Querschnitt ist jedoch sehr unterschiedlich: Der Durchmesser des Jupiter beträgt das 11,2-fache des Erddurchmessers, was bedeutet, dass sein Querschnitt 125-mal größer ist.



Die Häufigkeit schwerer Kollisionen lässt sich damit jedoch nicht erklären. Der Zusammenstoß von 2009 ereignete sich mit einem größeren Objekt als dem, das der Krater von Arizona hinterlassen hat, und solche Zusammenstöße auf der Erde ereignen sich ungefähr alle 30.000 bis 100.000 Jahre. Aber die Tatsache, dass wir vor weniger als zehn Jahren eine Kollision einer solchen Macht auf Jupiter gesehen haben - und die Kollision zwischen Shoemaker und Levy erst vor 15 Jahren - zwingt uns, die unangenehme Tatsache zu akzeptieren: Wenn so große Objekte die Erde so oft bombardieren würden wie Jupiter, würden wir es tun Sie sahen 10-100 Mal mehr Krater wie Arizona, und das Aussterben wäre tausende Male häufiger vorgekommen!



Der Asteroid, der "die Dinosaurier getötet" hat, hatte einen Durchmesser von 5-10 km und kollidierte vor 65 Millionen Jahren mit der Erde. Andererseits kollidierte der Komet Shoemaker-Levy 9 1994 mit Jupiter und hatte die gleiche Größe. Es stellt sich also heraus, dass wir 1994 ein Ereignis erlebt haben, das alle 500.000 Jahre stattfindet. Sehr unwahrscheinlich.

Schauen wir uns ein weiteres Merkmal von Jupiter an: die Schwerkraft. Planeten sitzen nicht nur im Weltraum und warten darauf, dass etwas gegen sie stößt. Sie verformen das Gewebe der Raumzeit selbst in direktem Verhältnis zu ihrer Masse. Je massereicher der Planet ist, desto stärker ist seine Anziehungskraft auf alle ihn umgebenden und an den Massen vorbeiziehenden.



Das Gravitationsfeld der Erde ist eher schwach. Wenn ein sich langsam bewegendes Objekt - weniger als 10 km / s relativ zu uns - vorbeikommt, können wir damit fertig werden, es zu uns zu ziehen. Aber Asteroiden bewegen sich normalerweise mit einer relativen Geschwindigkeit von 17 km / s oder mehr und Kometen schneller als 50 km / s. Mit anderen Worten, unsere Schwerkraft kann nicht viel.

Jupiter ist 317-mal schwerer und zieht trotz seines großen Radius hervorragend Objekte an, die sich mit einer relativen Geschwindigkeit von 50 km / s bewegen. Mit anderen Worten, fast alle Objekte fallen in seine Nähe.



Ja, Jupiter ist größer als die Erde und seine Größe hat die Anzahl der Kollisionen um das 100-fache erhöht. Tatsächlich kommt es jedoch aufgrund seiner Anziehungskraft häufiger zu Kollisionen mit Jupiter, die eine große Anzahl von Kometen und Asteroiden zu nahe an sich ziehen - wozu die Erde nicht in der Lage ist. Die Sache ist eine Kombination aus Schwerkraft und der Tatsache, dass sich Objekte, die weiter von der Sonne entfernt sind - selbst schnelle Kometen - langsamer bewegen, sodass sie leichter erfasst werden können.

Größe ist wichtig, aber nicht wie Schwerkraft. Das einzige Objekt, das Asteroiden im Sonnensystem besser anzieht, ist die Sonne selbst, aber Jupiter steht fest auf dem zweiten Platz. Führende Theorie hat gesagt, dass es die Innenseiten des Sonnensystems vor Asteroidenangriffen schützt - aber es stellte sich heraus, dass dies nicht so ist. Er war einfach perfekt für die Rolle einer Peitschenhülle geeignet. Ansonsten müssen wir uns auf uns verlassen.