מציאת המסה של כוכבי לכת אחרים היא דבר מסובך, ובדרך כלל נעשית על ידי מדידת מסלולי ירחיהם או חלליות שעפות על פיהם. "זו הפעם הראשונה שמישהו שוקל מערכות פלנטאריות שלמות - כוכבי לכת עם ירחיהם וטבעותיהם", אמר ראש הצוות ד"ר דייוויד אלוף, מה- Max-Planck-Institut fuer Radioastronomie בבון, גרמניה. "וספקנו בדיקה עצמאית של תוצאות קודמות, וזה נהדר עבור מדעי הפלנטה."
צ'מפיון אומר שמדידת המוני כוכבי הלכת בדרך חדשה זו עשויה להזין נתונים הדרושים למשימות חלל עתידיות. מכיוון שמסה יוצרת כוח משיכה, ומשיכת הכבידה של כוכב לכת קובעת את מסלולו של כל מה שמסתובב אותו - גם גודל המסלול וגם כמה זמן לוקח להשלים - זה יעזור לניווט מדויק יותר למשימות עתידיות.
השיטה החדשה מבוססת על תיקונים שאסטרונומים מבצעים לאותות מפולסים, כוכבים מסתובבים קטנים המספקים 'ניתוקים' קבועים של גלי רדיו.
כדור הארץ מסתובב סביב השמש, ותנועה זו משפיעה בדיוק כאשר מגיעים לכאן איתותי פולסאר. בכדי להסיר את האפקט הזה, אסטרונומים מחשבים מתי הקטניות היו מגיעות למרכז המסה של מערכת השמש, או מרכז העיר, שסביבו סובלים כל כוכבי הלכת. מכיוון שהסידור של כוכבי הלכת סביב השמש משתנה כל הזמן, גם מרכז הברני מסתובב. כדי להבין את מיקומם, משתמשים באסטרונומים הן בטבלה (המכונה אפי-ממיס) היכן נמצאים כל כוכבי הלכת בזמן נתון, וגם בערכים להמונים שלהם שנמדדו כבר. אם נתונים אלה שגויים מעט, ומיקומו של מרכז הבריקים מעט שגוי, אז מופיע דפוס קבוע וחוזר של שגיאות תזמון בנתוני הפולסאר.
"למשל, אם המסה של צדק וירחיםיו שגויה, אנו רואים דפוס של טעויות תזמון שחוזרות על פני 12 שנים, הזמן שלוקח לצדק למסלול סביב השמש," אמר ד"ר דיק מנצ'סטר מאסטרונומיה ומדעי החלל של CSIRO. אבל אם מתקן המסה של צדק וירחיםיו, שגיאות העיתוי נעלמות. זהו תהליך המשוב בו השתמשו האסטרונומים בכדי לקבוע את המוני כוכבי הלכת.
נתונים ממערכת של ארבעה פולסרים שימשו לשקלול מרקורי, ונוס, מאדים, יופיטר ושבתאי עם הירחים והטבעות שלהם. מרבית הנתונים הללו תועדו באמצעות טלסקופ הרדיו Parkes של CSIRO במזרח אוסטרליה, כאשר חלקם תרמו טלסקופ ארסיבו בפורטו ריקו וטלסקופ עפלסברג בגרמניה. ההמונים היו בקנה אחד עם אלה שנמדדו על ידי חללית. המסה של המערכת Jovian, .0009547921 (2) פי מסה של השמש, היא מדויקת משמעותית מהמסה שנקבעה מחללית פיוניר וויאג'ר, ועולה בקנה אחד, אך פחות מדויק, מערך החללית גלילאו.
טכניקת המדידה החדשה רגישה להבדל המוני של מאתיים אלפי מיליון מיליון טון - רק 0.003% ממסת כדור הארץ, ואחד העשרה מיליון מאסה של צדק.
"בטווח הקצר, חלליות ימשיכו לבצע את המדידות המדויקות ביותר לכוכבי לכת בודדים, אבל טכניקת הפולסאר תהיה הטובה ביותר לכוכבי לכת שלא זוכים לביקור בחלליות, וכן למדידת המוני הכוכבים המשולבים והירחים שלהם", אמרו של CSIRO ד"ר ג'ורג 'הובס, חבר נוסף בצוות המחקר.
חזרה על המדידות תשפר את הערכים ביתר שאת. אם אסטרונומים צפו בסט של 20 פולסים במשך שבע שנים הם היו שוקלים את צדק בצורה מדויקת יותר מכפי שיש לחלליות. עושה את אותו הדבר עבור
שבתאי ייקח 13 שנים.
"אסטרונומים זקוקים לתזמון מדויק זה מכיוון שהם משתמשים בפולסארים כדי לחפש גלי כבידה שחזויו תורת היחסות הכללית של איינשטיין", אמר פרופ 'מייקל קרמר, ראש קבוצת המחקר' פיסיקה בסיסית באסטרונומיה 'במכון מקס פלאנק. רדיו אסטרונומיה. "מציאת הגלים הללו תלויה באיתור שינויים דקה בתזמון האותות הפולסריים, ולכן יש לתת את הדעת על כל המקורות האחרים לשגיאת תזמון, כולל עקבותיהם של כוכבי הלכת של מערכת השמש."
אסטרונומים מאוסטרליה, גרמניה, בריטניה, קנדה וארה"ב מעורבים בפרויקט זה.
נייר: מדידת המסה של כוכבי הלכת של מערכת השמש באמצעות תזמון פולסר
מקור: מקס פלאנק
