Η εύρεση της μάζας των άλλων πλανητών είναι δύσκολη και συνήθως γίνεται μετρώντας τις τροχιές των φεγγαριών τους ή των διαστημικών σκαφών που πετούν πέρα από αυτούς. «Είναι η πρώτη φορά που κάποιος ζύγισε ολόκληρα πλανητικά συστήματα - πλανήτες με τα φεγγάρια και τους δακτυλίους τους», δήλωσε ο επικεφαλής της ομάδας Δρ Ντέιβιντ Πρωταθλητής της ραδιοαστρονομίας Max-Planck-Institut στη Βόννη της Γερμανίας. "Και έχουμε παράσχει έναν ανεξάρτητο έλεγχο στα προηγούμενα αποτελέσματα, κάτι που είναι εξαιρετικό για την πλανητική επιστήμη."
Ο Champion λέει ότι η μέτρηση των μαζών των πλανητών με αυτόν τον νέο τρόπο θα μπορούσε να τροφοδοτήσει δεδομένα που απαιτούνται για μελλοντικές διαστημικές αποστολές. Επειδή η μάζα δημιουργεί βαρύτητα και η βαρυτική έλξη ενός πλανήτη καθορίζει την τροχιά οτιδήποτε περνά γύρω από αυτό - τόσο το μέγεθος της τροχιάς όσο και το χρονικό διάστημα που απαιτείται για να ολοκληρωθεί - θα βοηθήσει την ακριβέστερη πλοήγηση για μελλοντικές αποστολές.
Η νέα μέθοδος βασίζεται σε διορθώσεις που κάνουν οι αστρονόμοι σε σήματα από πάλσαρ, μικρά περιστρεφόμενα αστέρια που παρέχουν τακτικά «χτυπήματα» ραδιοκυμάτων.
Η Γη ταξιδεύει γύρω από τον Ήλιο και αυτή η κίνηση επηρεάζεται ακριβώς όταν φτάνουν τα σήματα του πάλσαρ. Για να εξαλειφθεί αυτό το φαινόμενο, οι αστρονόμοι υπολογίζουν πότε θα έφταναν οι παλμοί στο κέντρο μάζας του Ηλιακού Συστήματος ή σε βαρυθέντο κέντρο, γύρω από το οποίο όλοι οι πλανήτες περιστρέφονται σε τροχιά. Επειδή η διάταξη των πλανητών γύρω από τον Ήλιο αλλάζει συνεχώς, ο βαρύκεντρος κινείται επίσης. Για να επιλύσουν τη θέση τους, οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν και έναν πίνακα (που ονομάζεται ephemeris) όπου όλοι οι πλανήτες βρίσκονται σε μια δεδομένη στιγμή, και οι τιμές για τις μάζες τους που έχουν ήδη μετρηθεί. Εάν αυτές οι τιμές είναι ελαφρώς λανθασμένες και η θέση του βαρυκοκέντρου είναι ελαφρώς λανθασμένη, τότε εμφανίζεται ένα κανονικό, επαναλαμβανόμενο μοτίβο σφαλμάτων χρονισμού στα δεδομένα pulsar.
«Για παράδειγμα, εάν η μάζα του Δία και των φεγγαριών του είναι λάθος, βλέπουμε ένα μοτίβο σφαλμάτων χρονισμού που επαναλαμβάνεται πάνω από 12 χρόνια, ο χρόνος που χρειάζεται ο Δίας για τροχιά του Ήλιου», δήλωσε ο Δρ Ντίκ Μάντσεστερ του CSIRO Astronomy and Space Science. Αλλά αν διορθωθεί η μάζα του Δία και τα φεγγάρια του, τα σφάλματα χρονισμού εξαφανίζονται. Αυτή είναι η διαδικασία ανατροφοδότησης που οι αστρονόμοι έχουν χρησιμοποιήσει για να προσδιορίσουν τις μάζες των πλανητών.
Τα δεδομένα από ένα σύνολο τεσσάρων πάλσαρ έχουν χρησιμοποιηθεί για τη ζύγιση του Ερμή, της Αφροδίτης, του Άρη, του Δία και του Κρόνου με τα φεγγάρια και τους δακτυλίους τους. Τα περισσότερα από αυτά τα δεδομένα καταγράφηκαν με το ραδιο τηλεσκόπιο Parkes της CSIRO στην ανατολική Αυστραλία, με μερικά να συνεισφέρουν το τηλεσκόπιο Arecibo στο Πουέρτο Ρίκο και το τηλεσκόπιο Effelsberg στη Γερμανία. Οι μάζες ήταν συνεπείς με εκείνες που μετρήθηκαν με διαστημόπλοια. Η μάζα του συστήματος Jovian, .0009547921 (2) φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του Ήλιου, είναι σημαντικά πιο ακριβής από τη μάζα που καθορίζεται από το διαστημικό σκάφος Pioneer και Voyager, και είναι σύμφωνη με, αλλά λιγότερο ακριβή, από την τιμή του διαστημικού σκάφους Galileo.
Η νέα τεχνική μέτρησης είναι ευαίσθητη σε μια διαφορά μάζας διακόσια χιλιάδων εκατομμυρίων τόνων - μόλις 0,003% της μάζας της Γης και ένα δέκα εκατομμυριοστό της μάζας του Δία.
"Βραχυπρόθεσμα, το διαστημικό σκάφος θα συνεχίσει να κάνει τις πιο ακριβείς μετρήσεις για μεμονωμένους πλανήτες, αλλά η τεχνική του πάλσαρ θα είναι η καλύτερη για τους πλανήτες που δεν επισκέπτονται τα διαστημόπλοια και για τη μέτρηση των συνδυασμένων μαζών πλανητών και των φεγγαριών τους", δήλωσε ο CSIRO's Ο Δρ George Hobbs, ένα άλλο μέλος της ερευνητικής ομάδας.
Η επανάληψη των μετρήσεων θα βελτίωνε ακόμη περισσότερο τις τιμές. Εάν οι αστρονόμοι παρατήρησαν ένα σύνολο 20 πάλσαρ για επτά χρόνια, θα ζύγιζαν τον Δία με μεγαλύτερη ακρίβεια από ό, τι το διαστημικό σκάφος. Κάνοντας το ίδιο για
Ο Κρόνος θα διαρκούσε 13 χρόνια.
«Οι αστρονόμοι χρειάζονται αυτό το ακριβές χρονοδιάγραμμα επειδή χρησιμοποιούν pulsars για να κυνηγήσουν βαρυτικά κύματα που προβλέπονται από τη γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν», δήλωσε ο καθηγητής Michael Kramer, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας «Θεμελιώδης Φυσική στη Ραδιοαστρονομία» στο Max-Planck-Institut fuer Ραδιοαστρονομία. "Η εύρεση αυτών των κυμάτων εξαρτάται από τον εντοπισμό των λεπτών αλλαγών στη χρονική στιγμή των σημάτων pulsar και επομένως πρέπει να ληφθούν υπόψη όλες οι άλλες πηγές σφάλματος χρονισμού, συμπεριλαμβανομένων των ιχνών των πλανητών του Ηλιακού Συστήματος."
Αστρονόμοι από την Αυστραλία, τη Γερμανία, το Ηνωμένο Βασίλειο, τον Καναδά και τις ΗΠΑ συμμετέχουν σε αυτό το έργο.
Χαρτί: Μέτρηση της μάζας των πλανητών του ηλιακού συστήματος με χρήση χρονισμού Pulsar
Πηγή: Max Planck
