Намирането на масата на други планети е сложно и обикновено се извършва чрез измерване на орбитите на луните им или на космически кораби, които летят покрай тях. „Това е първият път, когато някой е претеглял цели планетарни системи - планети със своите луни и пръстени“, казва ръководителят на екипа д-р Дейвид Шампион от Fuas Radioastronomie Max-Planck-Institut в Бон, Германия. „И ние предоставихме независима проверка на предишни резултати, което е чудесно за планетарната наука.“
Шампион казва, че измерването на масата на планетите по този нов начин би могло да се попълва с данни, необходими за бъдещи космически мисии. Тъй като масата създава гравитация, а гравитационното дърпане на планетата определя орбитата на всичко, което обикаля около нея - както размера на орбитата, така и колко време отнема да завърши - това ще помогне за по-точна навигация за бъдещи мисии.
Новият метод се основава на корекции, които астрономите правят на сигнали от пулсари, малки въртящи се звезди, които доставят редовни „изблици“ на радиовълни.
Земята обикаля около Слънцето и това движение влияе точно когато пристигат тук пулсарни сигнали. За да премахнат този ефект, астрономите изчисляват кога импулсите биха пристигнали в центъра на масата или барицентъра на Слънчевата система, около който орбитират всички планети. Тъй като разположението на планетите около Слънцето се променя през цялото време, барицентърът също се движи. За да определят положението си, астрономите използват както таблица (наречена ефемерида) на мястото, където всички планети са в даден момент, така и стойностите за техните маси, които вече са измерени. Ако тези цифри са леко погрешни и позицията на барицентъра е леко погрешна, тогава в данните на пулсара се появява редовен, повтарящ се модел на грешки във времето.
"Например, ако масата на Юпитер и неговите луни е грешна, виждаме модел на грешки във времето, който се повтаря за 12 години, времето, което Юпитер отнема да орбитира Слънцето", каза д-р Дик Манчестър от CSIRO Astronomy and Space Science. Но ако масата на Юпитер и неговите луни се коригира, грешките във времето изчезват. Това е процеса на обратна връзка, който астрономите са използвали за определяне на масата на планетите.
Данните от набор от четири пулсара са били използвани за претегляне на Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн със своите луни и пръстени. Повечето от тези данни са записани с радиотелескопа на CSIRO Parkes в източна Австралия, като някои от тях са направени от телескопа Arecibo в Пуерто Рико и телескопа Effelsberg в Германия. Масите бяха в съответствие с измерваните с космически кораби. Масата на системата Jovian, .0009547921 (2), по-голяма от масата на Слънцето, е значително по-точна от масата, определена от космическия кораб Pioneer и Voyager, и съответства на, но по-малко точна от стойността на космическия кораб Galileo.
Новата измервателна техника е чувствителна към разликата в масата от двеста хиляди милиона тона - само 0,003% от масата на Земята и една десетмилионна маса от Юпитер.
„В краткосрочен план космическите кораби ще продължат да правят най-точните измервания за отделните планети, но пулсарната техника ще бъде най-добрата за планетите, които не са посещавани от космически кораби, и за измерване на комбинираните маси от планети и техните луни“, заявиха от CSIRO Д-р Джордж Хобс, друг член на изследователския екип.
Повтарянето на измерванията би подобрило стойностите още повече. Ако астрономите наблюдават набор от 20 пулсара за седем години, те ще претеглят Юпитер по-точно, отколкото космическите кораби. Направете същото за
Сатурн би отнел 13 години.
„Астрономите се нуждаят от това точно време, тъй като използват пулсари, за да ловят гравитационни вълни, предвидени от общата теория на относителността на Айнщайн“, казва проф. Майкъл Крамер, ръководител на изследователската група „Фундаментална физика в радиоастрономията“ към института „Макс-Планк“ fuer Radioastronomie. „Намирането на тези вълни зависи от засичането на минутните промени във времето на пулсарните сигнали и затова всички други източници на грешка във времето трябва да се отчитат, включително следите от планетите на Слънчевата система.“
В този проект участват астрономи от Австралия, Германия, Великобритания, Канада и САЩ.
Хартия: Измерване на масата на планетите на Слънчевата система с помощта на пулсарно време
Източник: Макс Планк
