ดาวหางชูเมกเกอร์-เลวี 9

ดาวหางชูเมกเกอร์-เลวี 9 (อังกฤษ: Shoemaker-Levy 9 หรือ SL9; ชื่ออย่างเป็นทางการ D/1993 F2) เป็นดาวหางที่พุ่งเข้าชนดาวพฤหัสบดีในปี พ.ศ. 2537 ซึ่งทำให้สามารถสังเกตการชนระหว่างวัตถุในระบบสุริยะได้โดยตรงเป็นครั้งแรก (ไม่นับการชนที่เกี่ยวกับโลก) เหตุการณ์นี้ได้รับความสนใจอย่างกว้างขวาง มีการเผยแพร่ออกไปทางสื่อต่าง ๆ และนักดาราศาสตร์ทั่วโลกก็มีโอกาสติดตามสังเกตการชนครั้งนี้อย่างใกล้ชิด นอกจากนี้เหตุการณ์ดังกล่าวยังแสดงให้เห็นถึงสภาพบรรยากาศของดาวพฤหัสบดี รวมไปถึงบทบาทของดาวพฤหัสบดีที่คอยกวาดวัตถุในอวกาศที่อยู่ด้านในของระบบสุริยะ
แคโรลิน ชูเมกเกอร์ ยูจีน ชูเมกเกอร์ และเดวิด เลวี เป็นนักดาราศาสตร์ที่ค้นพบดาวหางชูเมกเกอร์-เลวี 9 เมื่อคืนวันที่ 24 มีนาคม พ.ศ. 2536 โดยอาศัยกล้องโทรทรรศน์ขนาด 0.4 เมตร ณ หอดูดาวเมาต์พาโลมาร์ในรัฐแคลิฟอร์เนีย เป็นดาวหางดวงแรกที่พบขณะโคจรรอบดาวเคราะห์ ไม่ได้โคจรรอบดวงอาทิตย์
ชิ้นส่วนของดาวหางชูเมกเกอร์-เลวี 9 ประกอบด้วยดาวหางจำนวน 21 ชิ้น เคลื่อนที่ไล่ตามกันเหมือนขบวนรถไฟ มีตั้งแต่ขนาดเล็กไปจนถึงเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 กิโลเมตร ซึ่งนักดาราศาสตร์เชื่อว่าแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดีได้ฉีกดาวหางแตกออกเป็นชิ้น ๆ ระหว่างการโคจรเข้าใกล้กันเมื่อเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2535 จากนั้นชิ้นส่วนต่าง ๆ ของดาวหางได้พุ่งเข้าชนดาวพฤหัสบดีตรงด้านซีกใต้โดยเกิดขึ้นระหว่างวันที่ 16 กรกฎาคม ถึง 22 กรกฎาคม พ.ศ. 2537 ด้วยอัตราเร็วประมาณ 60 กิโลเมตร/วินาที เกิดการระเบิดเทียบเท่ากับระเบิดทีเอ็นที 6 ล้านตัน หรือเทียบเท่าระเบิดปรมาณูที่ถล่มฮิโรชิมา 100 ล้านลูก แรงระเบิดมีรัศมีกระจายไปถึง 8,000 กิโลเมตร ทำให้เกิดฝุ่นดาวหางปกคลุมสูงขึ้นมาเหนือเมฆในชั้นบรรยากาศโจเวียนถึง 3,000 กว่ากิโลเมตร เกิดรอยคล้ำบนชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดี เห็นได้ชัดเจนต่อเนื่องกันนานเป็นเวลาหลายเดือนหลังจากนั้น

การค้นพบ

แคโรลิน ชูเมกเกอร์ ยูจีน ชูเมกเกอร์ และเดวิด เลวี ค้นพบดาวหางชูเมกเกอร์-เลวี 9 โดยบังเอิญเมื่อคืนวันที่ 24 มีนาคม พ.ศ. 2536 ในภาพถ่ายที่ถ่ายด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาด 0.4 เมตร ณ หอดูดาวเมาต์พาโลมาร์ในรัฐแคลิฟอร์เนีย ขณะปฏิบัติการในโครงการค้นหาวัตถุใกล้โลก ขณะนั้นดาวหางดวงนี้ไม่ได้โคจรรอบดวงอาทิตย์แบบดาวหางทั้งหมดที่เคยมีการค้นพบมาก่อนหน้านั้น แต่มันกำลังโคจรรอบดาวพฤหัสบดี
ดาวหางชูเมกเกอร์-เลวี 9 เป็นดาวหางรายคาบ (คาบการโคจรรอบดวงอาทิตย์น้อยกว่า 200 ปี) ดวงที่ 9 ที่ชูเมกเกอร์กับเลวีเป็นผู้ค้นพบ (สังเกตได้จากชื่อของดาวหาง) อย่างไรก็ตาม ทั้งสามคนยังได้ค้นพบดาวหางร่วมกันอีก 2 ดวงที่ไม่ใช่ดาวหางรายคาบ การค้นพบนี้ได้รับการประกาศในจดหมายข่าวของสหพันธ์ดาราศาสตร์สากล (IAU Circular) ฉบับที่ 5725 เมื่อวันที่ 27 มีนาคม พ.ศ. 2536 ต่อมามีนักดาราศาสตร์จำนวนหนึ่งได้ตรวจสอบภาพถ่ายของตนเอง และพบดาวหางดวงนี้ปรากฏในในภาพถ่ายที่ถ่ายไว้ก่อนหน้านั้น
จากภาพถ่ายแสดงให้เห็นว่าชูเมกเกอร์-เลวี 9 ไม่ใช่ดาวหางปกติธรรมดา มีนิวเคลียสหลายชิ้นทอดยาวเป็นทางประมาณ 50 พิลิปดา กว้าง 10 พิลิปดา ไบรอัน มาร์สเดน ซึ่งเป็นเจ้าหน้าที่ของสำนักงานกลางด้านข่าวโทรเลขดาราศาสตร์ (Central Bureau for Astronomical Telegrams) แสดงความเห็นว่าดาวหางดวงนี้อยู่ห่างจากดาวพฤหัสบดีเพียง 4 องศา เมื่อมองจากโลก ซึ่งแม้ว่าอาจเป็นการบังเอิญที่ดาวหางมาอยู่ในแนวสายตาใกล้เคียงกับดาวพฤหัสบดี แต่การเคลื่อนที่ของดาวหางซึ่งไปในแนวทางเดียวกับดาวพฤหัสบดีทำให้เชื่อว่ามันน่าจะอยู่ใกล้ดาวพฤหัสบดี  จากข้อสังเกตนี้ มาร์สเดนคาดว่าดาวหางชูเมกเกอร์-เลวี 9 น่าจะแตกออกเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดี

ดาวหางโคจรรอบดาวพฤหัสบดี

การศึกษาวงโคจรของดาวหางชูเมกเกอร์-เลวี 9 ในเวลาต่อมา เผยให้เห็นอย่างชัดเจนว่าดาวหางดวงนี้กำลังโคจรรอบดาวพฤหัสบดีด้วยคาบประมาณ 2 ปี จุดที่ห่างจากดาวพฤหัสบดีมากที่สุดอยู่ห่างเป็นระยะทาง 0.33 หน่วยดาราศาสตร์ (AU) (ประมาณ 49.4 ล้านกิโลเมตร) และค่าความเยื้องศูนย์กลาง (eccentricity) ของวงโคจรมีค่าสูงมาก (ประมาณ 0.9986)
จากการศึกษาตำแหน่งและการเคลื่อนที่ของดาวหางในขณะนั้น สามารถย้อนกลับไปในอดีต พบว่าดาวหางน่าจะโคจรรอบดาวพฤหัสบดีมาเป็นเวลานานพอสมควรแล้ว โดยถูกจับไว้ตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1970 หรือกลางทศวรรษ 1960 แต่ไม่มีการค้นพบภาพถ่ายในคลังภาพที่ถ่ายไว้ก่อนเดือนมีนาคม 2536 ดาวหางชูเมกเกอร์-เลวี 9 อาจเคยเป็นดาวหางคาบสั้นมาก่อน วงโคจรของดาวหางมีจุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดอยู่ในแถบดาวเคราะห์น้อยหลัก ขณะที่จุดไกลดวงอาทิตย์ที่สุดอยู่ภายในวงโคจรของดาวพฤหัสบดี
พื้นที่ในอวกาศที่วัตถุหนึ่งจะถือได้ว่าโคจรรอบดาวพฤหัสบดีนิยามโดยทรงกลมฮิลล์ (Hill sphere) (หรือทรงกลมรอช - Roche sphere) เมื่อดาวหางโคจรเข้าใกล้ดาวพฤหัสบดี มันเข้าไปอยู่ในทรงกลมฮิลล์ แรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดีดึงดูดดาวหางเข้าไปหามัน การเคลื่อนที่ของดาวหางที่ค่อนข้างช้าเมื่อเทียบกับดาวพฤหัสบดีทำให้ดาวหางเกือบจะตรงเข้าหาดาวพฤหัสบดีในทันที และเป็นสาเหตุทำให้ดาวหางมีวงโคจรที่มีความรีสูงมาก
ดาวหางชูเมกเกอร์-เลวี 9 โคจรเข้าใกล้ดาวพฤหัสบดีมากที่สุดเมื่อวันที่ 7 กรกฎาคม พ.ศ. 2535 ด้วยระยะห่างเพียง 40,000 กิโลเมตร เหนือบรรยากาศดาวพฤหัสบดี ใกล้กว่าวงโคจรของเมทิส ดวงจันทร์บริวารดวงที่อยู่ใกล้ดาวพฤหสบดีมากที่สุด และอยู่ภายใต้ขีดจำกัดของรอช ซึ่งแรงไทดัลมีความรุนแรงมากพอจะฉีกมันออกเป็นเสี่ยง ๆ ชิ้นส่วนของดาวหางได้รับการตั้งชื่อเรียงตามตัวอักษร จาก A ถึง W ซึ่งเป็นไปตามธรรมเนียมการตั้งชื่อชิ้นส่วนดาวหางดวงเดียวกันที่แตกออกเป็นหลายชิ้น
เหตุการณ์ที่น่าตื่นเต้นสำหรับนักดาราศาสตร์ก็คือผลการพยากรณ์ตำแหน่งดาวหางที่พบว่าดาวหางชูเมกเกอร์-เลวี 9 อาจเข้าไปภายในระยะ 45,000 กิโลเมตรจากศูนย์กลางดาวพฤหัสบดีซึ่งใกล้กว่ารัศมีของดาว หมายความว่ามีโอกาสสูงมากที่ดาวหางจะพุ่งเข้าชนดาวพฤหัสบดีในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2537 โดยการชนเกิดขึ้นทีละชิ้น นับตั้งแต่ชิ้นแรกถึงชิ้นสุดท้ายรวมเป็นเวลานานประมาณ 5 วัน

พยากรณ์การชน

การค้นพบว่าดาวหางมีโอกาสชนดาวพฤหัสบดีทำให้นักดาราศาสตร์ทั้งหลายรวมไปถึงประชาชนที่สนใจต่างตื่นเต้นเป็นการใหญ่ เนื่องจากไม่เคยมีการสังเกตการชนกันระหว่างวัตถุที่สำคัญในระบบสุริยะมาก่อน ผลการพยากรณ์ตำแหน่งดาวหางเป็นที่แน่ชัดว่ามันจะพุ่งเข้าชนดาวพฤหัสบดี การชนครั้งนี้นักดาราศาสตร์คาดว่าจะเป็นโอกาสสำคัญในการศึกษาบรรยากาศของดาวพฤหัสบดี เพราะจะเปิดเผยสภาพบรรยากาศด้านในของดาวพฤหัสบดีออกมาให้เห็น
นักดาราศาสตร์คะเนว่าชิ้นส่วนดาวหางชูเมกเกอร์-เลวี 9 ที่สังเกตได้จากโลก มีขนาดตั้งแต่ไม่กี่เมตรจนถึงไม่กี่กิโลเมตร ซึ่งแสดงว่าก่อนที่จะแตกออกมันมีขนาดใหญ่ได้ถึงราว 5 กิโลเมตร ซึ่งนับว่าใหญ่พอสมควรเมื่อเทียบกับดาวหางเฮียะกุตะเกะที่เห็นได้เหนือท้องฟ้าเมื่อปี พ.ศ. 2539 มีการถกเถียงกันอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับผลของการชน และการชนจะทำให้เกิดแสงสว่างวาบมองเห็นได้จากโลกหรือไม่ นักดาราศาสตร์บางกลุ่มคาดว่าการชนอาจทำให้เกิดคลื่นสั่นไหวไปทั่วดาวพฤหัสบดี รวมไปถึงวงแหวนดาวพฤหัสบดีที่อาจมีมวลเพิ่มมากขึ้น