Астрономы разработали новый способ измерять с высокой точностью массу небесных тел и целых планетных систем с помощью радиосигналов от быстровращающихся нейтронных звезд-пульсаров, говорится в статье, опубликованной в журнале Astrophysical Journal. Авторы статьи, Дэвид Чэмпион из Института радиоастрономии в Бонне и его коллеги из Австралии, США, Британии и Канады, уже использовали сигналы от четырех пульсаров для «взвешивания» Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна с их спутниками и кольцами.
До сих пор астрономы измеряли массу небесных тел, изучая параметры орбит их естественных и искусственных спутников. Сила тяготения зависит от массы планеты и расстояния до нее, о планете можно судить по особенностям движения любых тел, находящихся в зоне ее притяжения. Теперь же появилась возможность более точно измерять массы планет и других космических объектов с помощью сигналов от пульсаров — быстровращающихся нейтронных звезд, от полюсов которых исходит узкий пучок радиоволн. Эти пучки, проходя через Солнечную систему, позволяют фиксировать радиосигналы с очень точными периодами.
«Это первый случай, когда мы можем взвесить целую планетную систему - планеты с их спутниками и кольцами. Кроме того, мы получили возможность независимой проверки прежних результатов», — говорит Чэмпион, слова которого цитируются в сообщении института.
Земля путешествует вокруг Солнца, и это движение влияет на то, когда до нее доходит сигнал от пульсара. Чтобы нивелировать этот эффект, астрономы вычисляют, когда импульсы приходит в центр масс Солнечной системы, вокруг которого обращаются все ее тела. Поскольку положение планет меняется, меняется и положение центра масс относительно Солнца. Чтобы определить его положение, астрономы используют как таблицы положения планет на небе (эфемериды), так и значения их масс, которые были вычислены ранее. Если эти значения несколько отличаются от реальных, это приводит к повторяющимся ошибкам во времени поступления радиоимпульсов от пульсаров.
«Например, если масса Юпитера и его лун определена ошибочно, мы видим ряды ошибок (в вычислении времени прихода сигналов пульсара), которые повторяются в течение 12 лет, времени одного оборота Юпитера вокруг Солнца», — отмечает соавтор статьи Дик Манчестер из австралийского исследовательского центра астрономии и космонавтики.
Однако если масса Юпитера определена корректно, ошибки исчезают. Ученые с помощью измерения сигналов от четырех пульсаров подсчитали массу пяти планет Солнечной системы. В частности, масса системы Юпитера оказалось равна 9,547921(2) десятитысячных долей массы Солнца. Это значительно точнее, чем данные, полученные при пролете через систему Юпитера зондов «Вояджер» и «Пионер», однако несколько менее точно, чем данные межпланетной станции «Галилео». Новый метод измерения чувствителен достаточно, чтобы различать расхождение в 0,003% массы Земли, или в одну миллионную массы Юпитера. Космические аппараты могут более точно измерять массы, однако «метод пульсаров» — наилучший для планет, которые не посещались земными зондами.
