Nalezení množství dalších planet je složité a obvykle se provádí měřením orbitů jejich měsíců nebo kosmických lodí létajících kolem nich. "Je to poprvé, co někdo zvážil celé planetární systémy - planety se svými měsíci a prsteny," řekl vedoucí týmu Dr. David Champion z Max-Planck-Institut fuer Radioastronomie v německém Bonnu. "Poskytli jsme nezávislou kontrolu předchozích výsledků, což je skvělé pro planetární vědu."
Champion říká, že měření hmotností planet tímto novým způsobem by mohlo přispět k datům potřebným pro budoucí vesmírné mise. Protože hmota vytváří gravitaci a gravitační tah planety určuje oběžnou dráhu všeho, co obíhá - jak velikost orbity, tak i to, jak dlouho trvá dokončení - pomůže přesnější navigaci pro budoucí mise.
Nová metoda je založena na opravách, které astronomové provádějí na signálech z pulsarů, malých rotujících hvězd, které vydávají pravidelné „výkyvy“ rádiových vln.
Země se pohybuje kolem Slunce a tento pohyb ovlivňuje přesně, když sem přicházejí pulsarové signály. Abychom tento účinek odstranili, astronomové počítají, kdy by pulsy dorazily do středu hmoty nebo barycentra sluneční soustavy, kolem kterého obíhají všechny planety. Protože uspořádání planet kolem Slunce se neustále mění, barycenter se také pohybuje kolem. K určení své polohy astronomové používají jak tabulku (nazývanou efemeridum), kde jsou všechny planety v daném čase, tak hodnoty jejich hmot, které již byly změřeny. Pokud jsou tyto hodnoty mírně chybné a poloha barycentra je mírně nesprávná, objeví se v pulsarových datech pravidelný opakující se vzor časových chyb.
"Například, pokud je hmotnost Jupiteru a jeho měsíců špatná, vidíme vzorec chyb časování, který se opakuje po dobu 12 let, čas, který Jupiter potřebuje na oběžnou dráhu Slunce," řekl Dr. Dick Manchester z CSIRO Astronomy and Space Science. Pokud se však upraví hmotnost Jupiteru a jeho měsíců, chyby časování zmizí. Toto je proces zpětné vazby, který astronomové použili k určení hmotností planet.
Data ze sady čtyř pulsarů byla použita k vážení Merkuru, Venuše, Mars, Jupiter a Saturn s jejich měsíci a prsteny. Většina těchto údajů byla zaznamenána pomocí radioteleskopu Parkes ve východní Austrálii, k některým přispěl dalekohled Arecibo v Portoriku a dalekohled Effelsberg v Německu. Masy byly v souladu s hmotnostmi měřenými kosmickými loděmi. Hmotnost jovianského systému, 2 0009547921 (2) krát větší než hmotnost Slunce, je výrazně přesnější než hmotnost určená z kosmické lodi Pioneer a Voyager, a je v souladu s hodnotou, ale méně přesnou než hodnota z kosmické lodi Galileo.
Nová měřicí technika je citlivá na hmotnostní rozdíl dvou set tisíc milionů milionů tun - jen 0,003% hmotnosti Země a jednu desetimiliontinu hmotnosti Jupitera.
"V krátkodobém horizontu bude kosmická loď pokračovat v provádění nejpřesnějších měření pro jednotlivé planety, ale pulsarová technika bude nejlepší pro planety, které kosmická loď nenavštívila, a pro měření kombinovaných hmot planet a jejich měsíců," uvedl CSIRO Dr. George Hobbs, další člen výzkumného týmu.
Opakování měření by hodnoty ještě více zlepšilo. Pokud astronomové pozorovali v průběhu sedmi let sadu 20 pulsarů, vážili by Jupitera přesněji než kosmická loď. Totéž pro
Saturn bude trvat 13 let.
„Astronomové potřebují toto přesné načasování, protože používají pulsary k lovu gravitačních vln předpovídaných Einsteinovou obecnou teorií relativity,“ řekl profesor Michael Kramer, vedoucí výzkumné skupiny „Základní fyzika v radioastronomii“ na institutu Max-Planck-Institut fuer Radioastronomie. "Nalezení těchto vln závisí na změnách minutových minut v časování pulsarových signálů, a tak musí být započítány všechny ostatní zdroje chyby časování, včetně stop planetárních soustav."
Do tohoto projektu jsou zapojeni astronomové z Austrálie, Německa, Velké Británie, Kanady a USA.
Příspěvek: Měření hmotnosti planet sluneční soustavy pomocí časování Pulsar
Zdroj: Max Planck
