Iskanje mase drugih planetov je težavno in ponavadi se izvede z merjenjem orbitov njihovih lun ali vesoljskih plovil, ki letijo mimo njih. "To je prvič, da je kdo tehtal celotne planetarne sisteme - planete s svojimi lunami in prstani," je dejal vodja ekipe dr. David Champion iz radioastronomije Max-Planck-Institut v Bonnu v Nemčiji. "In zagotovili smo neodvisno preverjanje prejšnjih rezultatov, kar je super za planetarno znanost."
Champion pravi, da bi merjenje mase planetov na nov način lahko vključevalo podatke, potrebne za prihodnje vesoljske misije. Ker masa ustvarja gravitacijo in gravitacijski poteg planeta določa orbito vsega, kar se giblje okoli njega - tako velikosti orbite kot časa, ki ga je treba opraviti - bo pomagalo bolj natančno navigacijo za prihodnje misije.
Nova metoda temelji na popravkih, ki jih astronomi opravijo na signalih pulsarjev, majhnih vrtečih se zvezd, ki oddajajo redne "utrinke" radijskih valov.
Zemlja potuje okoli Sonca in to gibanje vpliva natanko takrat, ko prihajajo sem impulzni signali. Da bi odstranili ta učinek, astronomi izračunajo, kdaj bi impulzi prispeli do središča mase osrednjega sistema ali barcentra, okoli katerega krožijo vsi planeti. Ker se razporeditev planetov okoli Sonca ves čas spreminja, se tudi baricenter giblje. Za določitev svojega položaja astronomi uporabljajo tako tabelo (imenovano efemerijo), v kateri so vsi planeti v določenem času, in vrednosti za njihove mase, ki so že bile izmerjene. Če so te številke nekoliko napačne in je položaj baricentra rahlo napačen, se v pulzarskih podatkih pojavi reden, ponavljajoč se vzorec časovnih napak.
"Na primer, če je masa Jupitra in njegovih lun napačna, vidimo vzorec časovnih napak, ki se ponavljajo v 12 letih, čas, ko Jupiter vzpostavi orbito proti Soncu," je dejal dr. Dick Manchester iz CSIRO Astronomy and Space Science. Če pa se popravi masa Jupitra in njegovih lun, časovne napake izginejo. To je povratni postopek, ki so ga astronomi uporabljali za določanje mase planetov.
Podatki iz niza štirih pulzarjev so bili s svojimi lunami in obroči uporabljeni za tehtanje Merkurja, Venere, Marsa, Jupitra in Saturna. Večina teh podatkov je bila posneta z radijskim teleskopom CSIRO Parkes na vzhodu Avstralije, nekaj pa sta prispevala tudi teleskop Arecibo v Portoriku in teleskop Effelsberg v Nemčiji. Mase so bile skladne z meritvami vesoljskih plovil. Masa sistema Jovian, .0009547921 (2) večja od Sončeve mase, je bistveno natančnejša od mase, določene s vesoljskim plovilom Pioneer in Voyager, in skladna z, vendar manj natančno kot vrednostjo iz vesoljskega plovila Galileo.
Nova merilna tehnika je občutljiva na masni razliki dvesto tisoč milijonov ton - le 0,003% mase Zemlje in eno desetmilijonsko maso Jupitra.
"V kratkem bodo vesoljska plovila še naprej izvajala najbolj natančne meritve za posamezne planete, vendar bo pulsarska tehnika najboljša za planete, ki jih vesoljska plovila ne obiskujejo, in za merjenje kombinirane mase planetov in njihovih lun," so povedali v CSIRO Dr. George Hobbs, še en član raziskovalne skupine.
Ponavljanje meritev bi vrednosti še izboljšalo. Če bi astronomi opazovali niz 20 pulz v sedmih letih, bi Jupiter tehtali natančneje kot vesoljska plovila. Naredi isto za
Saturn bi potreboval 13 let.
"Astronomi potrebujejo točen čas, ker uporabljajo pulsarje za lov na gravitacijske valove, ki jih napoveduje Einsteinova splošna teorija relativnosti," je dejal profesor Michael Kramer, vodja raziskovalne skupine "Fundamentalna fizika v radio astronomiji" na Institutu Max-Planck fuer Radioastronomie. "Iskanje teh valov je odvisno od opazovanja minutnih sprememb časovnega signala pulsarskih signalov, zato je treba upoštevati vse druge vire časovne napake, vključno s sledovi planetov Osončja."
V ta projekt sodelujejo astronomi iz Avstralije, Nemčije, Velike Britanije, Kanade in ZDA.
Papir: Merjenje mase planetov osončja s pomočjo pulzarskega merjenja časa
Vir: Max Planck
