23 de agosto de 2010
David Champion
Un equipo internacional de investigadores liderado por David Champion, ahora en el Instituto Max Planck de Radio Astronomía en Bonn, con investigadores de Alemania, Australia, Estados Unidos, Reino Unido y Canadá ha creado una nueva forma de ponderar los planetas del Sistema Solar, utilizando señales de radio de los pulsares. Los datos de un conjunto de cuatro pulsares se han utilizado para calcular la masa de Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno con sus satélites y anillos.
La nueva técnica de medición es sensible hasta tan sólo 0,003% de la masa de la Tierra, y una diezmillonésima parte de la masa de Júpiter (que corresponde a una diferencia de masa de doscientos mil billones de toneladas). Los resultados se describen en un artículo para el
Astrophysical Journal , que es de acceso público a través del
servidor de pre-impresión-.
Hasta ahora, los astrónomos han calculado la masa de los planetas mediante la medición de las órbitas de sus satélites naturales o de las naves espaciales volando próximos a ellos. Esto se debe a que la masa crea gravedad y la atracción gravitacional de un planeta determina la órbita de todo lo que gira alrededor de ella – tanto el tamaño de la órbita como el tiempo que se tarda en completarla. El nuevo método se basa en que las correcciones que los astrónomos hacen a las señales de pulsares: estrellas
pequeñas que giran muy rápido y entregan “bips” regulares en las ondas de radio. Las mediciones de las masas planetarias hechas de esta nueva forma podrían incidir en los datos necesarios para futuras misiones espaciales.
“Esta es la primera vez que alguien ha podido medir la masa de todos los planetas de un sistema planetario, con sus satélites y anillos”, dice el jefe del equipo, el Dr. David Champion, del Instituto Max Planck de Radioastronomía. “Además, podemos proporcionar una verificación independiente de los resultados anteriores, que es excelente para la ciencia planetaria”.
La Tierra viaja alrededor del Sol y este movimiento afecta exactamente cuando las señales de los pulsares llegan a aquí. Para eliminar este efecto, los astrónomos calculan cuándo los pulsos habrían llegado al centro de masas del Sistema Solar, o centro de gravedad, el centro de rotación de todos los planetas. Debido a la disposición de los planetas alrededor del Sol cambia con el tiempo, el centro de gravedad también se mueve alrededor (en relación al Sol).
Para calcular su posición, los astrónomos utilizan tanto una tabla con las posiciones de los planetas en el cielo (llamada efemérides), como los valores de sus masas que ya se han medido. Si estas cifras están un poco mal, la posición del baricentro está un poco mal, y entonces aparece un patrón regular repetitivo de errores de sincronización en los datos del pulsar. “Por ejemplo, si la masa de Júpiter y sus lunas está mal, vemos un patrón de errores de sincronización que se repite cada de 12 años, el tiempo necesario para que Júpiter cumpla una órbita alrededor del Sol”, dice el Dr. Dick Manchester, de Astronomía y Ciencias Espaciales de
CSIRO. Pero si la masa de Júpiter y sus satélites se corrige, los errores de sincronización desaparecen. Este es el proceso de retroalimentación que los astrónomos han utilizado para determinar las masas de los planetas.
Los datos de un conjunto de cuatro pulsares se han utilizado para calcular la masa de Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno con sus satélites y anillos. La mayor parte de estos datos fueron registrados por el radiotelescopio Parkes del CSIRO, en Australia oriental, con los datos aportados por el radiotelescopio Effelsberg, en Alemania, y el radiotelescopio de Arecibo, en Puerto Rico. Las masas fueron consistentes con las medidas por las sondas espaciales. La masa del sistema joviano (Júpiter y sus satélites), 9,547921 (2) x 10^-4 veces la masa del Sol, es bastante más exacta que la masa determinada por las naves espaciales Pioneer y Voyager, y es consistente con, pero menos exacta que, el valor de la nave espacial Galileo.
La nueva técnica de medida es sensible a una diferencia de masa de doscientos mil billones de toneladas- sólo 0,003% de la masa de la Tierra y la diezmillonésima parte de la masa de Júpiter. En el corto plazo, las naves espaciales seguirán haciendo mediciones más precisas de planetas individuales, pero la técnica pulsar será mejor para los planetas que no son visitados por sondas espaciales, y para medir las masas combinadas de los planetas y sus satélites. Repitiendo las mediciones de los valores los mejorará aún más. Si los astrónomos observaran un conjunto de 20 pulsares durante más de siete años podrían medir la masa de Júpiter con mayor precisión que la de las naves espaciales. Hacer lo mismo para Saturno llevaría 13 años.
“Los astrónomos necesitan esta sincronización precisa porque están utilizando los púlsares para cazar las ondas gravitatorias predichas por la teoría general de la relatividad
de Einstein, afirma el profesor Michael Kramer, director del grupo de investigación en Física Fundamental y Radioastronomía del Instituto Max Planck de Radioastronomía. “Encontrar estas ondas depende de la detección de cambios en la sincronización de las señales de pulsares, y así todas las otras fuentes de error de sincronización deben tenerse en cuenta, incluyendo los trazos de los planetas del Sistema Solar”.
Más información en:
http://www.mpifr-bonn.mpg.de/
