home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Suzy B Software 2 / Suzy B Software CD-ROM 2 (1994).iso / nasa / faq1993e / comet.faq < prev   
Encoding:
Text File  |  1995-05-02  |  16.8 KB  |  290 lines

  1.  * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
  2.  *                                                                           *
  3.  *                        Comet/Jupiter Collision FAQ                        *
  4.  *                                                                           *
  5.  *     The following is a list of frequently asked questions concerning the  *
  6.  * collision of comet Shoemaker-Levy 9 with Jupiter.  Thanks to all those    *
  7.  * who have contributed.  Contact Dan Bruton (astro@tamu.edu) or John Harper *
  8.  * (jharper@tamu.edu) with comments, additions, corrections, etc.  The       *
  9.  * Postscript version and updates of this FAQ are available via anonymous    *
  10.  * ftp to tamsun.tamu.edu (128.194.15.32) in the /pub/comet directory.       *
  11.  *                                                                           *
  12.  *                         Last updated 28-Dec-1993                          *
  13.  *                                                                           *
  14.  * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
  15.  
  16. GENERAL QUESTIONS
  17.  
  18. Q1.1:  Is it true that a comet will collide with Jupiter in July 1994?
  19. Q1.2:  Who are Shoemaker and Levy?
  20. Q1.3:  Where can I find a GIF image of this comet?
  21. Q1.4:  What will be the effect of the collision?
  22.  
  23. SPECIFICS
  24.  
  25. Q2.1:  What are the impact times of each comet fragment?
  26. Q2.2:  What are the orbital parameters of the comet?
  27. Q2.3:  Why did the comet break apart?
  28. Q2.4:  What are the sizes of the fragments and how long is the fragment train?
  29. Q2.5:  How can I observe the collisions?
  30. Q2.6:  Will Hubble, Galileo or Voyager be able to image the collision?
  31.  
  32. GENERAL QUESTIONS
  33.  
  34. Q1.1:  Is it true that a comet will collide with Jupiter in July 1994?
  35.  
  36.      Yes, the shattered comet Shoemaker-Levy 9 (1993e) is expected to collide
  37. with Jupiter over a 5.6 day period in July 1994.  The first of 21 comet
  38. fragments is expected to hit Jupiter on July 16, 1994 and the last on
  39. July 22, 1994.  All components of the comet will hit on the dark farside
  40. of Jupiter, out of sight from Earth.  The impact of the center of the comet
  41. train is predicted to occur at about -44 degrees Jupiter latitude at a point
  42. about 70 degrees east (toward the sunrise terminator) from the midnight
  43. meridian.  About 1.5 hours after each hit, the impact points will rotate into
  44. view as seen from Earth.
  45.  
  46. Q1.2:  Who are Shoemaker and Levy?
  47.  
  48.      Eugene and Carolyn Shoemaker and David H. Levy found the 13.8 magnitude
  49. comet on March 25, 1993 on photographic plates taken on March 22, 1993.  The
  50. photographs were taken at Palomar Mountain in Southern California with a
  51. 0.46 meter Schmidt camera and were examined using a stereomicroscope to reveal
  52. the comet [2,14].  James V. Scotti confirmed their discovery with the
  53. Spacewatch Telescope at Kitt Peak in Arizona.  See [11] for more information
  54. about the discovery.
  55.  
  56. Q1.3:  Where can I find a GIF image of this comet?
  57.  
  58.     Some GIF images can be obtained via anonymous ftp from pdssbn.astro.umd.edu
  59. in the /ftp/pub/images directory.  The GIF images here are named SL9*.GIF.
  60. Also there are a some Hubble Space Telescope images at ftp.cicb.fr in the
  61. /pub/Images/ASTRO/hst directory.  The GIF images here are named 1993e*.GIF.
  62. (Also see references for photos.)
  63.  
  64. Q1.4:  What will be the effect of the collision?
  65.  
  66.      Kevin Zahnle from JPL predicts that each comet fragment will explode into
  67. a fireball about 200 km below the cloudtops of Jupiter.  The fireball will
  68. initially be hidden underneath the cloudtops but will expand rapidly, with the
  69. plume material rising to about 1.02 to 1.25 Jupiter radii above the cloudtops.
  70. The temperature of the fireball may reach up to 30,000 degrees C with a
  71. luminosity of 4x to 25x the brightness of Jupiter.
  72.      The energy of collision is said to be equivalent to between 200,000 and
  73. 100,000,000 megatons of TNT.   The lower number is for 1 km diameter fragments;
  74. current nuclei diameter estimates range from 1/2 km to as high as 3 or 4 km.
  75. The fragments will be traveling with a speed of 60 km/sec relative to Jupiter
  76. [9].  The explosions could cause ammonia ice to well up to the top layers of
  77. Jupiter's atmosphere forming high cirrus clouds that would create an
  78. abnormally bright equatorial cloud zone [8].  The clouds may also partially
  79. obscure atmospheric activity such as the Red Spot much like in the case of
  80. Uranus' atmosphere whose Voyager flyby images revealed a near featureless disk.
  81.      The dust "wings" of the comet will start interacting with the planet more
  82. than a month ahead of the large fragments, and will continue to interact for
  83. more than a month afterward.  The long-term monitoring of Jupiter is therefore
  84. even more important.
  85.      There is a technical paper on the consequences of the explosions available
  86. via anonymous ftp from oddjob.uchicago.edu in the /pub/jupiter directory.
  87. The paper and figures are available in Postscript format; a couple of the
  88. computational figures are also available in TIFF format.
  89.  
  90.  
  91. SPECIFICS
  92.  
  93. Q2.1:  What are the impact times of each comet fragment?
  94.  
  95. The table below is part of John Spencer's post and shows the estimated
  96. impact times and the Galilean satellite reflector availability.  See the file
  97. named Spencer-impact.times in the /pub/predictions/entry directory of
  98. pdssbn.astro.umd.edu for more information.
  99.  
  100. ===============================================================================
  101.      Nucleus        UT date of
  102.    Designation     impact (July)           Satellite Orbital Longitudes
  103. -----------------  -------------          (degrees past superior conj.)
  104. Jewitt   Sekanina  Fitted  IAUC     -------------------------------------------
  105. DPS abs  Preprint  Time    5906     Amalthea   Io    Europa  Ganymede  Callisto
  106. ===============================================================================
  107.   21        A    16.81              194     340+    103+      75+      35+
  108.   20        B    17.08               25*     34+    130       89+      41+
  109.   19        C    17.27              168      74+    150       99+      45+
  110.   18        D    17.46              304     112     169      108       49+
  111.   17        E    17.61   17.6        49+    142     183      115       52+
  112.   16        F    17.98              320+    218     221      134       60+
  113.   15        G    18.29   18.3       184     281     253      150       67+
  114.   14        H    18.79   18.8       183      22+    303+     175       78+
  115.   13        J    19.08               37+     83+    333+     190       84+
  116.   12        K    19.41   19.4       272     149       6*     206       91+
  117.   11        L    19.91   19.9       271     250      57+     231      102+
  118.   10        M    20.24              152     318+     90+     248      109+
  119.    9        N    20.40              265     350+    106      256      112
  120.    8        P    20.61               58+     33+    128      266      117
  121.    7        Q    20.82   20.8       207      75+    149      277      121
  122.    6        R    21.21   21.3       135     156     189      297+     130
  123.    5        S    21.63   21.6        78+    241     231      318+     139
  124.    4        T    21.73              150     261     241      323+     141
  125.    3        U    21.91              281     298     260      332+     145
  126.    2        V    22.19              117     353o    287      345+     151
  127.    1        W    22.33   22.3       219      22+    302+     353+     154
  128. ------------------------------------------------------------------------------
  129. Uncertainties:     0.1      0.1       72     20       10        5        2
  130. ==============================================================================
  131.                               (posted 17 Dec 1993)
  132.  
  133. Key :  "+" means that the impact will be visible from the satellite
  134.        "*" means the satellite will be visible in eclipse
  135.        "o" means the satellite will be occulted by Jupiter
  136.  
  137.      See the file called nucl_impact.931217 at pdssbn.astro.umd.edu
  138. /pub/predictions/geometry for impact locations and impact times by
  139. Sekanina, Chodas, Yeomans, and Scotti.   With continuous astrometry
  140. starting in January 1994, the following are for 3-sigma (uncertainty)
  141. predictions for the fragment impact times:
  142.  
  143.        at minus 2 months  -  55 minutes
  144.        at minus 1 month   -  40 minutes
  145.        at minus 1 week    -  21 minutes
  146.        at minus 6 hours   -   9 minutes
  147.  
  148. The time between impacts is thought to be know with more certainty than the
  149. actual impact times.  This means that if somehow the impact time of the first
  150. fragment can be measured experimentally, then impact times of the fragments
  151. that follow can be predicted with more accuracy.
  152.  
  153. Q2.2:  What are the orbital parameters of the comet?
  154.  
  155.      Shoemaker-Levy 9 is thought to have made its closest approach to Jupiter
  156. on July 8, 1992 at a distance of about 1.53 Jupiter radii from Jupiter's
  157. center [8].  The comet is thought to have reached apojove (farthest from
  158. Jupiter) on July 14, 1993 at a distance of about 0.33 Astronomical Units
  159. from Jupiter's center.  The orbit looks somewhat elliptical.  See postscript
  160. files on pdssbn.astro.umd.edu in the /ftp/pub/images directory for a visual
  161. representation.  The right ascension and declination of the comet along with
  162. some orbital elements can be obtained via anonymous ftp at pdssbn.astro.umd.edu
  163. in the /pub/ephemeris directory.  The filenames are elements.28, iauc5893 and
  164. iauc5892.
  165.  
  166. Q2.3:  Why did the comet break apart?
  167.  
  168.      The comet is thought to have broken apart due to tidal forces on its
  169. closest approach to Jupiter (perijove) on July 8, 1992.  Shoemaker-Levy 9 is
  170. not the first observed comet to break apart.  Comet West shattered in 1976
  171. near the Sun [3].  Astronomers believe that in 1886 Comet Brooks 2 was ripped
  172. apart by tidal forces near Jupiter [2].
  173.      Furthermore, images of Callisto and Ganymede show crater chains which may
  174. have resulted from the impact of a comet similar to Shoemaker-Levy 9 [3].
  175. The satellite with the best example of aligned craters is Callisto with 13
  176. crater chains.  There are three crater chains on Ganymede.  These were first
  177. thought to be from basin ejecta; in other words secondary craters.  There are
  178. also a few examples on our Moon.  Davy Catena for example, which may have been
  179. due to comets split by Earth.
  180.  
  181. Q2.4:  What are the sizes of the fragments and how long is the fragment train?
  182.  
  183.      Images taken with the Hubble Space Telescope suggest 3-5 km diameter
  184. fragments.  Models of Shoemaker-Levy's breakup in 1992 suggest that the
  185. original intact comet may have been only 2 km across.  If this is the case,
  186. the largest fragments could be no more that 500 meters across [1].
  187.      The angular length of the train was about 51 arcseconds in March 1993 [2].
  188. The length of the train then was about one half the Earth-Moon distance.
  189. In the day just prior to impact, the fragment train will stretch across 20
  190. arcminutes of the sky, more that half the Moon's angular diameter.  The
  191. translates to a physical length of about 4 million kilometers.
  192.  
  193. Q2.5:  How can I observe the collisions?
  194.  
  195.      One can monitor the atmospheric changes on Jupiter using the naked eye,
  196. photography, or CCD imaging.  It is important, however, to observe Jupiter for
  197. several months in advance in order to know which features are due to comet
  198. impacts and which are naturally occurring.  A video camera may be able to
  199. record real time atmospheric changes if your telescope is big enough.  The
  200. Red Spot and other features have been recorded using a video camera and a
  201. 14" telescope with eyepiece projection (2" eyepiece works best).  With WWV
  202. ticking away in the background one can obtain an excellent record of this
  203. unusual event.
  204.      One may be able to witness the collisions indirectly by monitoring the
  205. brightness of the Galilean moons that may be behind Jupiter as seen from
  206. Earth.  Some suggest that moons may brighten by as much as 0.2 to 2 magnitudes
  207. (ALPO conference, August 1993).  The MSDOS program GALSAT will calculate and
  208. display the locations of the Galilean satellites for a given day and time and
  209. can be obtained via ftp from oak.oakland.edu in the /pub/msdos/astronomy
  210. directory.  One could monitor the moons using a photometer, a CCD, or a video
  211. camera pointed directly into the eyepiece of a telescope.  If you do video you
  212. can get photometric information by frame grabbing and treating these like CCD
  213. frames (applying darks, bias', and flats).
  214.      Radio emissions due to the impacts may be strong enough to be detected by
  215. small radio telescopes.  Some suggest to listen in on 15-30 MHz during the
  216. comet impact, but to avoid 27 MHz because this frequency is used for CB
  217. communications (ALPO conference, August 1993).  So it appears that one could
  218. use the same antenna for both the Jupiter/Io phenomenon and the Jupiter/comet
  219. impact.  There is an article in Sky & Telescope which explains how to built a
  220. simple antenna for observing the Jupiter/Io interaction [4].
  221.  
  222. Q2.6:  Will Hubble, Galileo or Voyager be able to image the collision?
  223.  
  224.      The Hubble Space Telescope, like earthlings, will not be able to see
  225. the collisions but will be able to monitor atmospheric changes on Jupiter.
  226. The comet collisions are visible from both Voyager 1 and Voyager 2.
  227. Voyager 1 will be 52 AU from Jupiter and will have a near-limb observation
  228. viewpoint.  Voyager 2 will be in a better position to view the collision from
  229. a perspective of looking directly down on the impacts, and it is also
  230. closer at 41 AU.  Jupiter will appear as 2.5 pixels from Voyager 2's
  231. viewpoint and 2.0 pixels for Voyager 1.  If there is any imaging to be
  232. done by Voyager, it will only be by Voyager 2.
  233.      The impacts will occur on the limb of Jupiter as seen from the Galileo
  234. Space Probe.  The Ida data playback is scheduled to end at the end of June, so
  235. there should be no tape recorder conflicts with observing the comet fragments
  236. colliding with Jupiter.  The problem is how to get the most data played back
  237. when Galileo will only be transmitting at 10 bps.  One solution is to have
  238. both Voyager 2 and Galileo record the event and and store the data on their
  239. respective tape recorders.  The Voyager 2 data will be played back first at
  240. something like 3500 bps.  The images will be small, but at least the time of
  241. each comet fragment impact can be determined.  Using this information, data
  242. can be selectively played back from Galileo's tape recorder.  From Galileo's
  243. perspective, Jupiter will be 60 pixels wide and the impacts would only show
  244. up at about 1 pixel, but valuable science data can still collected in the
  245. visible and IR spectrum along with radio wave emissions from the impacts.
  246. The imaging of the comet impacts by Voyager 2 and Galileo has not been
  247. officially approved yet, but it is very likely to happen.
  248.  
  249.  
  250. REFERENCES
  251.  
  252.  [1]  "Update on the Great Comet Crash", Astronomy, December 1993, page 18.
  253.  [2]  Levy, David H., "Pearls on a String", Sky & Telescope, July 1993,
  254.       page 38-39.
  255.  [3]  Melosh, H. H. and P. Schenk, "Split comets and the origin of crater
  256.       chains on Ganymede and Callisto"  Nature 365, 731-733 (1993).
  257.  [4]  "Jupiter on Your Shortwave", Sky & Telescope, December 1989, page 628.
  258.  [5]  "Comet on a String", Sky & Telescope, June 1993, page 8-9.
  259.  [6]  "Comet Shoemaker-Levy (1993e)", Astronomy, July 1993, page 18.
  260.  [7]  "A Chain of Nuclei", Astronomy, August 1993, page 18.
  261.  [8]  "When Worlds Collide : Comet will Hit Jupiter", Astronomy,
  262.       September 1993, page 18.
  263.  [9]  Burnham, Robert "Jove's Hammer", Astronomy, October 1993, page 38-39.
  264.  [10] IAU Circulars : 5800, 5801, 5807, 5892, and 5893
  265.  [11] Observers Handbook 1994 of the R.A.S.C., Brian Marsden.
  266.  [12] Sekanina, Zdenek, "Disintegration Phenomena Expected During Collision
  267.       of Comet Shoemaker-Levy 9 with Jupiter"  Science 262, 382-387 (1993).
  268.  [13] Scotti, J. V. and H. J. Melosh, "Estimate of the size of comet
  269.       Shoemaker-Levy 9 from a tidal breakup model"  Nature 365, 733-735 (1993).
  270.  [14] Beatty, Kelly and Levy, David H., "Awaiting the Crash" Sky & Telescope,
  271.       January 1994, page 40-44.
  272.  [15] Jewitt et al., Bull. Am. Astron. Soc. 25, 1042, (1993).
  273.  
  274. ACKNOWLEDGMENTS
  275.  
  276.      Thanks to Ross Smith for starting a FAQ and to all those who have
  277. contributed :  Mordecai-Mark Mac Low, Phil Stooke, Rik Hill, Robb Linenschmidt
  278. Elizabeth Roettger, Ben Zellner, Kevin Zahnle, Ron Baalke, David H. Levy,
  279. Richard A. Schumacher, Louis A. D'Amario, John McDonald, Michael Moroney,
  280. Byron Han, Wayne Hayes, and David Tholen.
  281.  
  282. * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
  283.  
  284.                                                           .  '
  285. ||||||||||||||||||||                                            .
  286. || Dan Bruton     ||                  .         .             .
  287. || Texas A & M    ||                `.           .
  288. || astro@tamu.edu ||               `.              ` : :        `
  289. ||||||||||||||||||||                                              .
  290.