Nájdenie množstva iných planét je zložité a zvyčajne sa vykonáva meraním orbít ich mesiacov alebo kozmických lodí prelietajúcich okolo nich. "Je to prvýkrát, čo niekto zvážil celé planétové systémy - planéty s ich mesiacmi a prstencami," uviedol vedúci tímu Dr. David Champion z Max-Planck-Institut fuer Radioastronomie v nemeckom Bonne. „Poskytli sme nezávislú kontrolu predchádzajúcich výsledkov, čo je skvelé pre vedu o planéte.“
Champion hovorí, že meranie hmotnosti planét týmto novým spôsobom by mohlo viesť k údajom potrebným pre budúce vesmírne misie. Pretože hmota vytvára gravitáciu a gravitačný tlak planéty určuje obežnú dráhu čohokoľvek, čo ju obchádza - veľkosť obežnej dráhy a ako dlho trvá jej dokončenie - pomôže presnejšej navigácii pri budúcich misiách.
Táto nová metóda je založená na korekciách, ktoré astronómovia robia na signáloch z pulzarov, malých rotujúcich hviezd, ktoré poskytujú pravidelné „výkyvy“ rádiových vĺn.
Zem sa pohybuje okolo Slnka a tento pohyb ovplyvňuje presne to, keď sem prichádzajú signály pulzaru. Aby sa tento efekt odstránil, astronómovia počítajú, kedy by pulzy dorazili do ťažiska alebo barycentra slnečnej sústavy, okolo ktorého obiehajú všetky planéty. Pretože usporiadanie planét okolo Slnka sa neustále mení, barycenter sa tiež pohybuje okolo. Na zistenie svojej polohy astronómovia používajú tabuľku (nazývanú efemerid), na ktorej sú všetky planéty v danom čase, a hodnoty ich hmotnosti, ktoré už boli zmerané. Ak sú tieto čísla mierne nesprávne a poloha barycentra je mierne nesprávna, potom sa v údajoch pulzaru objaví pravidelný, opakujúci sa obrazec časových chýb.
"Napríklad, ak je hmotnosť Jupitera a jeho mesiacov nesprávna, vidíme vzorec časových chýb, ktoré sa opakujú viac ako 12 rokov, čas, ktorý potrebuje Jupiter na obežnú dráhu Slnka," uviedol Dr. Dick Manchester z CSIRO Astronomy and Space Science. Ak sa však opraví množstvo Jupitera a jeho mesiacov, chyby časovania zmiznú. Toto je proces spätnej väzby, ktorý astronómovia použili na určenie hmotností planét.
Dáta zo súboru štyroch pulzarov sa použili na váženie ortuti, Venuše, Marsu, Jupitera a Saturnu s ich mesiacmi a krúžkami. Väčšina týchto údajov bola zaznamenaná pomocou rádiového teleskopu CSIRO Parkes vo východnej Austrálii, pričom niektoré prispeli teleskopom Arecibo v Portoriku a teleskopom Effelsberg v Nemecku. Hmotnosti boli v súlade s hmotnosťami meranými kozmickými loďami. Hmotnosť jovianskeho systému, 2 0009547921 (2) krát väčšia ako hmotnosť Slnka, je podstatne presnejšia ako hmotnosť určená z kozmickej lode Pioneer a Voyager a je v súlade s hodnotou z kozmickej lode Galileo, ale je menej presná.
Nová technika merania je citlivá na hmotnostný rozdiel dvoch stoviek miliónov miliónov ton - iba 0,003% hmotnosti Zeme a jednu desať milióninu hmotnosti Jupitera.
"V krátkodobom horizonte bude kozmická loď naďalej vykonávať najpresnejšie merania pre jednotlivé planéty, ale pulzárna technika bude najlepšia pre planéty, ktoré neboli navštívené kozmickou loďou, a pre meranie kombinovanej hmotnosti planét a ich mesiacov," uviedla CSIRO. George Hobbs, ďalší člen výskumného tímu.
Opakovaním merania by sa hodnoty ešte viac zlepšili. Keby astronómovia za sedem rokov pozorovali súbor 20 pulzarov, vážili by Jupitera presnejšie ako kozmická loď. Robiť to isté pre
Saturn bude trvať 13 rokov.
„Astronómovia potrebujú toto presné načasovanie, pretože používajú pulzary na lov gravitačných vĺn predpovedaných Einsteinovou všeobecnou teóriou relativity,“ uviedol profesor Michael Kramer, vedúci výskumnej skupiny „Fundamental Physics in Radio Astronomy“ na inštitúte Max-Planck-Institut fuer Radioastronomie. „Nájdenie týchto vĺn závisí od pozorovania minútových zmien v časovaní pulzárnych signálov, a preto sa musia počítať všetky ostatné zdroje chyby časovania vrátane stôp planét slnečnej sústavy.“
Do tohto projektu sú zapojení astronómovia z Austrálie, Nemecka, Veľkej Británie, Kanady a USA.
Papier: Meranie hmotnosti planét slnečnej sústavy pomocou časovania Pulsar
Zdroj: Max Planck
