Контрольное взвешивание Марса, Луны и Юпитера. Астрономы произвели «контрольное взвешивание» планет и астероидов в нашей Солнечной системе с использованием относительно нового метода. Разумеется, что «весы» здесь весьма необычны: в качестве «инструмента» для взвешивания используется регулярная и быстрая пульсация далеких миллисекундных пульсаров. Измерения позволили снизить пределы неточностей предыдущих значений. Кроме того, результаты подтверждают, что в будущем с помощью этой методики можно будет определять и скрытые массы в Солнечной системе, в частности, темную материю или гипотетическую «Девятую планету».
Массы даже соседних с нами планет пока что не определена с достаточной точностью. Разночтения данных между определяющими методиками слишком велики. © NASA
Сколько весят планеты в нашей Солнечной системе, уже было относительно хорошо известно и ранее. Ведь их массу можно определять одновременно сразу несколькими методами. Самая приблизительная оценка осуществляется на основе размеров и плотности небесного тела, и этот способ астрономы часто принимают в отношении экзопланет. В планетарных системах такие данные можно косвенно выводить и из гравитационного воздействия планеты на ее луны и орбиты соседних планет. Кстати, именно этот эффект является основанием для многих астрономов делать выводы о существовании большое девятой планеты в Солнечной системе - орбиты некоторых объектов в поясе Койпера выглядят так, словно отклоняются именно такой планетой.
Значительные разночтения
Правда, такой метод подразумевает очень точное знание орбит и позиций планеты и других небесных тел. В нашей Солнечной системе астрономы используют для этого так называемые данные эфемерид. Эти данные содержат точные сведения о положении центра тяжести каждого конкретного небесного тела и о его движении - параметр, который измерить с высокой точностью не так уж и легко, и которые сильно зависит от наличия многих мешающих факторов.
И это является одной из причин, почему масса близких и давно известных планет еще не известна с точностью до граммов. Даже в отношении массы Земли неточность составляет внушительные 600 квадрильонов тонн - это соответствует примерно двойной массе всей воды, присутствующей на Земле. А в отношении меньших и значительно удаленных небесных тел, как Плутон и другие карликовые планеты, оценки расходятся еще более значительно. Поэтому ученые-планетологи ищут новые дополняющие методы, чтобы сделать «взвешивание» планет более точным.
Сигналы пульсаров в качестве «весов»
И вот многообещающий метод был подвергнут испытанию Николасом Кабальеро из Института радиоастрономии имени Макса Планка. В качестве «весов» он выбрал регулярные, чрезвычайно быстрые радиоволновые импульсы миллисекундного пульсара. Таковые считаются самыми точными «часами» среди небесных тел космоса. «С помощью сложных моделей их вращения мы можем определить время прихода импульсов с точностью до нескольких сотен наносекунд на целые десятилетия», - объясняет Кабальеро.
Миллисекундный пульсар посылает быстрые, регулярные лучевые импульсы - подобно тиканью часов. © NASA/SVS
Ключевой же момент этого заключается в том, что действие гравитации планет воздействует на время прибытия этих космических «тиков», изменяя их на крошечные промежутки времени, и из этих отклонений исследователи могут вычислить массу соответствующих «помех». Кабальеро и его команда улавливали для своих измерений сигналы пяти пульсаров, используя для этого всемирную сеть радиотелескопов, и из полученных данных они смогли вычислить массы планет Солнечной системы, а также нескольких астероидов.
Разброс планетарных масс удалось ограничить
Результат не заставил себя ждать. «Массы планетных систем мы смогли уточнить в 20 раз по сравнению с измерениями, выполненными по другим методикам», - сообщают исследователи. Так, для Юпитера они определили значение, в 6,7 раза более точное, чем ранее, для Венеры коэффициент неточности снизился в 8,7 раз. Были также добавлены совершенно новые данные определения массы пяти крупных объектов пояса астероидов, в том числе карликовой планеты Церера, а также астероидов Веста и Паллада.
Интересен пульсарный метод еще и тем, что с его помощью можно выявить существование еще скрытых массивных объектов в Солнечной системе. Благодаря этому, астрономы смогли бы, например, определить массу присутствующей в Солнечной системе темной материи или проверить, действительно ли где-то на внешних краях нашей системы существует легендарная и скрытая «Девятая планета».
0
