การค้นหามวลของดาวเคราะห์ดวงอื่นเป็นเรื่องยุ่งยากและมักจะทำโดยการวัดวงโคจรของดวงจันทร์หรือยานอวกาศที่บินผ่านพวกมัน ดร. เดวิดแชมเปี้ยนหัวหน้าทีม Max-Planck-Institut fuer Radioastronomie ในกรุงบอนน์ประเทศเยอรมนีกล่าวว่านี่เป็นครั้งแรกที่ทุกคนชั่งน้ำหนักระบบดาวเคราะห์ทั้งหมด - ดาวเคราะห์ที่มีดวงจันทร์และวงแหวน “ และเราได้ทำการตรวจสอบอย่างอิสระเกี่ยวกับผลลัพธ์ก่อนหน้าซึ่งเป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์”
Champion กล่าวว่าการตรวจวัดมวลของดาวเคราะห์ด้วยวิธีใหม่นี้สามารถป้อนข้อมูลที่จำเป็นสำหรับภารกิจอวกาศในอนาคต เนื่องจากมวลสร้างแรงโน้มถ่วงและแรงดึงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์จะกำหนดวงโคจรของสิ่งใดก็ตามที่อยู่รอบตัวมัน - ทั้งขนาดของวงโคจรและระยะเวลาที่จะเสร็จสมบูรณ์ - มันจะช่วยนำทางที่แม่นยำมากขึ้นสำหรับภารกิจในอนาคต
วิธีการใหม่นี้ขึ้นอยู่กับการแก้ไขที่นักดาราศาสตร์ทำการส่งสัญญาณจากพัลซาร์ดาวหมุนรอบตัวเล็ก ๆ ที่ส่งสัญญาณ 'blips' ของคลื่นวิทยุ
โลกกำลังเดินทางรอบดวงอาทิตย์และการเคลื่อนไหวนี้มีผลอย่างแน่นอนเมื่อสัญญาณพัลซาร์มาถึงที่นี่ ในการลบเอฟเฟกต์นี้นักดาราศาสตร์คำนวณว่าเมื่อใดที่พัลส์จะมาถึงจุดศูนย์กลางมวลของระบบสุริยะหรือแบริเซนเตอร์ซึ่งเป็นจุดที่ดาวเคราะห์โคจรรอบทั้งหมด เนื่องจากการจัดเรียงของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์เปลี่ยนไปตลอดเวลาศูนย์แบริเซนจึงเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ เช่นกัน นักดาราศาสตร์ใช้ทั้งตาราง (เรียกว่า ephemeris) ซึ่งเป็นที่ที่ดาวเคราะห์ทุกดวงในเวลาที่กำหนดและค่าของมวลที่วัดได้แล้ว หากตัวเลขเหล่านี้ผิดเล็กน้อยและตำแหน่งของ barycenter ผิดเล็กน้อยจากนั้นรูปแบบการทำซ้ำของข้อผิดพลาดเวลาปกติจะปรากฏในข้อมูลพัลซาร์
“ ตัวอย่างเช่นถ้ามวลของดาวพฤหัสบดีและดวงจันทร์ของมันผิดเราจะเห็นรูปแบบของความคลาดเคลื่อนเวลาที่ซ้ำไปซ้ำมานานกว่า 12 ปีเวลาที่ดาวพฤหัสใช้ในการโคจรรอบดวงอาทิตย์” ดร. ดิ๊กแมนเชสเตอร์แห่ง CSIRO ดาราศาสตร์และอวกาศ แต่ถ้ามวลของดาวพฤหัสและดวงจันทร์ถูกแก้ไขความคลาดเคลื่อนของเวลาจะหายไป นี่คือกระบวนการป้อนกลับที่นักดาราศาสตร์ใช้เพื่อกำหนดมวลของดาวเคราะห์
ข้อมูลจากพัลซาร์สี่ชุดถูกใช้เพื่อชั่งน้ำหนักดาวพุธดาวศุกร์ดาวอังคารดาวพฤหัสและดาวเสาร์ด้วยดวงจันทร์และวงแหวน ข้อมูลเหล่านี้ส่วนใหญ่ถูกบันทึกด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุ Parkes ของ CSIRO ในภาคตะวันออกของออสเตรเลียโดยบางส่วนได้รับการสนับสนุนจากกล้องโทรทรรศน์ Arecibo ในเปอร์โตริโกและกล้องโทรทรรศน์เอฟเฟลสเบิร์กในเยอรมนี มวลชนนั้นสอดคล้องกับที่วัดโดยยานอวกาศ มวลของระบบ Jovian, .0009547921 (2) เท่าของดวงอาทิตย์นั้นมีความแม่นยำมากกว่ามวลที่กำหนดจากยานอวกาศ Pioneer และ Voyager และมีความแม่นยำน้อยกว่าค่าจากยานอวกาศกาลิเลโอ
เทคนิคการตรวจวัดใหม่นั้นมีความไวต่อความแตกต่างของมวลสองแสนล้านตัน - เพียง 0.003% ของมวลโลกและหนึ่งในสิบล้านส่วนมวลของดาวพฤหัส
“ ในระยะสั้นยานอวกาศจะทำการตรวจวัดที่แม่นยำที่สุดสำหรับดาวเคราะห์แต่ละดวง แต่เทคนิคพัลซาร์จะเป็นวิธีที่ดีที่สุดสำหรับดาวเคราะห์ที่ไม่ได้เยี่ยมชมยานอวกาศและสำหรับการตรวจวัดมวลรวมของดาวเคราะห์และดวงจันทร์ของพวกเขา” CSIRO กล่าว ดร. จอร์จฮอบส์สมาชิกอีกคนของทีมวิจัย
ทำซ้ำการวัดจะปรับปรุงค่ามากยิ่งขึ้น หากนักดาราศาสตร์สังเกตพบพัลซาร์ 20 ดวงในช่วงเจ็ดปีที่ผ่านมาพวกเขาจะชั่งน้ำหนักดาวพฤหัสได้แม่นยำกว่ายานอวกาศ ทำเช่นเดียวกันสำหรับ
ดาวเสาร์จะใช้เวลา 13 ปี
“ นักดาราศาสตร์ต้องการเวลาที่แม่นยำนี้เพราะพวกเขาใช้พัลซาร์เพื่อตามหาคลื่นความโน้มถ่วงตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein” ศาสตราจารย์ Michael Kramer หัวหน้ากลุ่มวิจัย 'Fundamental Physics in Radio Astronomy' ที่ Max-Planck-Institut fuer Radioastronomie “ การค้นพบคลื่นเหล่านี้ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงการกำหนดเวลาของสัญญาณพัลซาร์ในเวลาเพียงไม่กี่นาทีดังนั้นแหล่งอื่น ๆ ของข้อผิดพลาดเกี่ยวกับจังหวะเวลาจะต้องถูกนำมาคิดรวมถึงร่องรอยของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ”
นักดาราศาสตร์จากออสเตรเลียเยอรมนีสหราชอาณาจักรแคนาดาและสหรัฐอเมริกามีส่วนร่วมในโครงการนี้
Paper: การวัดมวลของดาวเคราะห์ระบบสุริยะโดยใช้ Pulsar Timing
ที่มา: Max Planck
