Co znajduje się w samym środku Układu Słonecznego? Astronomowie twierdzą, że nic
Każde dziecko wie, że w samym środku Układu Słonecznego znajduje się Słońce, wokół którego krążą planety, planetoidy i komety. Astronomowie postanowili zatem sprawdzić, gdzie dokładnie znajduje się ten środek. I tu zaczęły się schody.
Problem polega na tym, że choć Słońce jest najmasywniejszym obiektem Układu Słonecznego, przez co pozostałe obiekty krążą wokół niego, to każdy z tych pozostałych obiektów także grawitacyjnie oddziałuje na Słońce i trochę, choć nieznacznie, je do siebie przyciąga.
Z tego też powodu precyzyjny grawitacyjny środek (barycentrum) Układu Słonecznego nie znajduje się dokładnie w środku Słońca, a blisko jego powierzchni, tuż nad powierzchnią Słońca. Niemniej jednak, ze względu na niezliczoną ilość obiektów wpływających na Słońce trudno było ustalić, gdzie ten punkt się znajduje.
Wykorzystując specjalne oprogramowanie, międzynarodowy zespół astronomów zlokalizował barycentrum Układu Słonecznego z dokładnością do 100 metrów. Taki pomiar pozwoli nam znacząco poprawić dokładność pomiarów fal grawitacyjnych.
Podziękujmy pulsarom
Te martwe pozostałości po gwiazdach potrafią obracać się wokół własnej osi w tempie kilkuset obrotów na sekundę, emitując przy tym promieniowanie elektromagnetyczne ze swoich biegunów. Jeżeli są one odpowiednio zorientowane w przestrzeni, te błyski omiatają Ziemię niczym bardzo szybkie latarnie morskie, powodując obserwacje niezwykle regularnych impulsów. Takie regularne impulsy można wykorzystać na wiele sposobów, od badań ośrodka międzygwiezdnego po potencjalne systemy nawigacji.
W ciągu ostatnich kilku lat obserwatoria takie jak NANOGrav zaczęły korzystać z pulsarów do poszukiwania fal grawitacyjnych o niskiej częstotliwości, ponieważ fale grawitacyjjne powinny powodować bardzo delikatną nieregularność pojawiania się impulsów emitowanych przez różne pulsary na całym niebie.
Korzystając z pulsarów obserwowanych w Drodze Mlecznej, staramy się siedzieć nieruchomo niczym pająk (dzień dobry!) na środku utkanej przez siebie sieci
- tłumaczy astronom Stephen Taylor z Uniwersytetu Vandebilt.
Dzieje się tak, ponieważ błędy w obliczeniach położenia Ziemi względem barycentrum Układu Słonecznego wpływają na dokładność naszych pomiarów regularności sygnałów docierających do nas z pulsarów, a tym samym pogarszają nasze możliwości poszukiwania fal grawitacyjnych niskiej częstotliwości.
Największym problemem jest tu Jowisz. Jako najmasywniejsza planeta ma on najsilniejszy wpływ grawitacyjny na Słońce. W porównaniu do niego wpływ pozostałych planet układu jest naprawdę niewielki. Choć wiemy, że na jedno okrążenie Słońca Jowisz potrzebuje 12 lat, to jednak wciąż nie mamy pełnej wiedzy o jego orbicie.
Wcześniej szacunki dotyczące położenia barycentrum układu opierały się na śledzeniu dopplerowskim, które pozwalało nam obliczać orbity i masy planet. Jednak jakiekolwiek błędy w pomiarach mas wprowadzały do obliczeń błędy, które mogły potem przypominać fale grawitacyjne.
Software górą
Tutaj na scenę wchodzi oprogramowanie BayesEphem, które zostało zaprojektowane do modelowania i korygowania takich niepewności dotyczących orbit Układu Słonecznego, które mają największy wpływ na poszukiwanie fal grawitacyjnych za pomocą pulsarów.
Gdy badacze zastosowali BayesEphem do analizy danych zebranych przez NANOGrav, udało im się nałożyć górne ograniczenie na statystykę tła i detekcję fal grawitacyjnych. Oprócz tego astronomom udało się obliczyć nowe, bardziej precyzyjne położenie barycentrum Układu Słonecznego, które z czasem pozwoli nam dokładniej wykrywać fale grawitacyjne niskich częstotliwości.
Nasze precyzyjne obserwacje pulsarów rozsianych po całej Drodze Mlecznej pozwoliło nam dokładniej opisać nasz własny układ planetarny.
podsumowuje Taylor.
Wyniki badań opublikowano w periodyku The Astrophysical Journal.
