Trovare la massa di altri pianeti è complicato, e di solito viene fatto misurando le orbite delle loro lune o di veicoli spaziali che volano oltre di loro. "Questa è la prima volta che qualcuno ha pesato interi sistemi planetari - i pianeti con le loro lune e anelli", ha dichiarato il capo squadra Dr. David Champion della Radioastronomie di Max-Planck-Institut a Bonn, Germania. "E abbiamo fornito un controllo indipendente sui risultati precedenti, il che è ottimo per la scienza planetaria".
Champion afferma che misurare le masse di pianeti in questo nuovo modo potrebbe alimentare i dati necessari per future missioni spaziali. Poiché la massa crea gravità, e l'attrazione gravitazionale di un pianeta determina l'orbita di tutto ciò che la circonda - sia la dimensione dell'orbita che il tempo necessario per completarla - aiuterà una navigazione più accurata per le missioni future.
Il nuovo metodo si basa sulle correzioni che gli astronomi apportano ai segnali provenienti da pulsar, piccole stelle rotanti che forniscono regolari "bip" delle onde radio.
La Terra sta viaggiando intorno al Sole e questo movimento influisce esattamente quando arrivano segnali pulsar. Per rimuovere questo effetto, gli astronomi calcolano quando gli impulsi sarebbero arrivati al centro di massa del sistema solare, o baricentro, attorno al quale orbitano tutti i pianeti. Poiché la disposizione dei pianeti attorno al Sole cambia continuamente, anche il baricentro si muove. Per determinare la sua posizione, gli astronomi usano sia una tabella (chiamata effemeridi) in cui si trovano tutti i pianeti in un determinato momento, sia i valori per le loro masse che sono già stati misurati. Se queste cifre sono leggermente errate e la posizione del baricentro è leggermente errata, nei dati pulsar appare un modello regolare e ripetuto di errori di temporizzazione.
"Ad esempio, se la massa di Giove e le sue lune sono sbagliate, vediamo uno schema di errori di temporizzazione che si ripete per 12 anni, il tempo impiegato da Giove per orbitare attorno al Sole", ha affermato il dottor Dick Manchester del CSIRO Astronomia e Scienze spaziali. Ma se la massa di Giove e le sue lune viene corretta, gli errori di temporizzazione scompaiono. Questo è il processo di feedback che gli astronomi hanno usato per determinare le masse dei pianeti.
I dati di un set di quattro pulsar sono stati usati per pesare Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno con le loro lune e anelli. La maggior parte di questi dati sono stati registrati con il radiotelescopio Parkes del CSIRO nell'Australia orientale, con alcuni contributi del telescopio Arecibo a Puerto Rico e del telescopio Effelsberg in Germania. Le masse erano coerenti con quelle misurate dai veicoli spaziali. La massa del sistema gioviano, .0009547921 (2) volte la massa del Sole, è significativamente più accurata della massa determinata dal veicolo spaziale Pioneer e Voyager e coerente con, ma meno accurata, del valore del veicolo spaziale Galileo.
La nuova tecnica di misurazione è sensibile a una differenza di massa di duecentomila milioni di tonnellate - solo lo 0,003% della massa della Terra e un decimilionesimo della massa di Giove.
"A breve termine, i veicoli spaziali continueranno a effettuare le misurazioni più accurate per i singoli pianeti, ma la tecnica pulsar sarà la migliore per i pianeti non visitati dai veicoli spaziali e per misurare le masse combinate di pianeti e le loro lune", ha affermato CSIRO Dr. George Hobbs, un altro membro del gruppo di ricerca.
Ripetere le misurazioni migliorerebbe ancora di più i valori. Se gli astronomi osservassero un set di 20 pulsar per sette anni, peserebbero Giove in modo più accurato rispetto ai veicoli spaziali. Fare lo stesso per
Saturno richiederebbe 13 anni.
"Gli astronomi hanno bisogno di questo tempismo preciso perché usano le pulsar per cacciare le onde gravitazionali previste dalla teoria della relatività generale di Einstein", ha affermato il professor Michael Kramer, capo del gruppo di ricerca "Fondamental Physics in Radio Astronomy" presso il Max-Planck-Institut fuer Radioastronomie. "L'individuazione di queste onde dipende dall'individuazione di minime variazioni nella tempistica dei segnali pulsar, e quindi tutte le altre fonti di errore di temporizzazione devono essere prese in considerazione, comprese le tracce dei pianeti del Sistema Solare."
A questo progetto partecipano astronomi provenienti da Australia, Germania, Regno Unito, Canada e Stati Uniti.
Carta: Misurare la massa dei pianeti del sistema solare usando il timing pulsar
Fonte: Max Planck
