5.4K
Хронометрирование высокостабильных миллисекундных пульсаров позволит точно определять массу известных, а также наложить ограничения на параметры неизвестных объектов Солнечной системы, включая гипотетическую Планету Девять и темную материю, заявляют ученые в статье, представленной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
«С помощью сложных моделей вращения миллисекундных пульсаров можно прогнозировать время прихода импульсов от них с точностью до нескольких сотен наносекунд на десятилетия вперед. Это дает нам возможность использовать пульсары в качестве точных небесных часов для ряда исследований», – говорит Николя Кабальеро, ведущий автор исследования из Института астрономии и астрофизики Кавли (Китай).
Использование быстровращающихся мертвых звезд в качестве инструмента для «взвешивания» космических тел Солнечной системы впервые было предложено в 2010 году. Метод опирается на точное время поступления радиосигналов от массива миллисекундных пульсаров, напоминающих «мигающие» маяки. Но, в отличие от маяков, эти небесные объекты вращаются с огромной скоростью и являются невероятно стабильными.
Однако движение Земли вокруг Солнца затрудняет непосредственное использование времени улавливания импульсов телескопами. Чтобы обойти эту проблему астрономы пересчитывают его относительно общей системы отсчета, в данном случае центра масс всей Солнечной системы, так называемого «барицентра».
«Мы полагаемся на работу наших коллег, работающих в области планетарной астрономии, которая использует множество данных для создания эфемерид Солнечной системы, описывающих орбиты планет, спутников и астероидов», – добавил Николя Кабальеро.
Если эфемерида использует неверные значения массы, то это повлечет за собой смещение расчетного барицентра, а оно, в свою очередь, периодические задержки ожидаемого времени прихода импульса от пульсара. Используя последние опубликованные данные консорциума «International Pulsar Timing Array» (IPTA), астрономы смогли на порядок повысить чувствительность к таким ошибкам по сравнению с исследованием 2010 года.
«Если бы Юпитер неожиданно потерял массу, эквивалентную 10 процентам массы всех океанов на Земле, мы бы заметили это в данных IPTA. Такая точность позволяет нам независимо «взвешивать» самые крупные объекты в поясе астероидов», – пояснил Янджун Го, соавтор исследования из Института астрономии и астрофизики Кавли.
Испытание метода
В рамках проверки метода астрономы вычислили массу карликовой планеты Цереры, являющейся самым крупным объектом в Поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера. Результаты показали, что ее масса составляет 1,3% от массы Луны. Значение практически полностью согласуется с текущими наилучшими оценками, полученными другими способами: 1,27% от массы Луны.
«Текущий набор данных включает около двух десятилетий наблюдений и является продуктом кропотливой работы сотен ученых и инженеров по всему миру», – сказал Майкл Крамер, соавтор исследования из Института астрономии и астрофизики Кавли.
В поисках невидимых объектов
Исследователи отмечают, что новый подход позволяет выходить за рамки «взвешивания» известных объектов Солнечной системы и может применяться для поиска скрытых космических тел, устанавливая верхние пределы массы для любого из них.
«Пока это пилотное исследование, но, тем не менее, оно показывает захватывающие возможности, которые пульсары предлагают для изучения Солнечной системы, и позволяет накладывать ограничения на параметры теоретически предполагаемых объектов, начиная от Планеты Девять и заканчивая темной материей в окрестностях Солнца», – заключил Янджун Го.