Ученые разработали новый способ определять массу планет вместе с их лунами, основанный на измерении промежутков времени, через которые до наблюдателя доходят сигналы от пульсаров. Метод, описанный авторами в статье, которая принята к публикации в журнал Astrophysical Journal, пригоден для определения масс внесолнечных планет. Коротко о работе пишет портал Space.com.
В настоящее время наиболее точно массу планеты можно определить при помощи обращающихся вокруг нее орбитальных аппаратов. Кроме того, астрономы используют данные, полученные при изучении спутников планет - характеристики их орбитального движения зависят от гравитационного притяжения планеты.
В основе нового метода лежат измерения времени прихода радиосигналов от пульсаров - остатков нейтронных звезд. Из-за вращения Земли вокруг Солнца сигналы от пульсаров доходят до наземных телескопов через неравные промежутки времени, что затрудняет исследования (пульсары испускают радиосигналы строго регулярно), поэтому астрономы предпочитают определять временные интервалы, через которые сигнал доходит до общего центра масс Солнечной системы - того центра, вокруг которого обращаются все находящиеся в ней объекты.
Так как расположение планет относительно Солнца постоянно меняется, положение общего центра масс также непостоянно во времени. Для того чтобы определить, где он находится в тот или иной момент, ученые используют эфемериды - таблицы, в которых указаны положения тех или иных объектов на небе, а также имеющиеся данные о массах планет. Если эти данные верны, то измеренное время приходящих от пульсаров радиосигналов не должно содержать серьезных систематических погрешностей.
Однако в том случае, если информация о массе какой-либо из планет неверна, то исследователи будут наблюдать периодически накапливающиеся ошибки. Так, в случае, если неверны представления о массе Юпитера, то ошибка будет проявляться с периодом в 12 лет - столько времени требуется Юпитеру для совершения одного оборота вокруг Солнца.
Астрономы наблюдали сигналы от четырех пульсаров (время наблюдений колебалось от 5 до 22 лет, уточняет Wired), а затем при помощи компьютерных моделей на основании собранных данных определяли массы Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна. Ученые показали, что метод имеет удовлетворительную точность (хотя современные орбитальные зонды дают более точную оценку), причем она тем выше, чем больше влияние планеты на колебания общего центра масс Солнечной системы (то есть метод дает более точную оценку для тяжелых планет). Новый способ, предложенный авторами работы, теоретически позволит определять массу далеких планет Солнечной системы, к которым нет возможности отправить исследовательские зонды.