zdefiniowanie środka czegokolwiek tak rozległego jak nasz układ słoneczny jest w najlepszym razie trudną sprawą, ale dzięki pracy Obserwatorium fal grawitacyjnych National Science Foundation i sprytnemu nowemu oprogramowaniu do modelowania, naukowcy współpracujący z NASA Jet Propulsion Lab odkryli strzał w dziesiątkę naszego mieszkalnego sąsiedztwa planetarnego.
w nowym badaniu opublikowanym niedawno na internetowym forum Naukowym w czasopiśmie Astrophysical astronomowie ujawnili, że środek masy naszego Układu Słonecznego znajduje się zaledwie 330 stóp nad powierzchnią słońca. To dokładne miejsce, oficjalnie znane jako barycenter, będzie równe w skali do jednej dziesiątej szerokości łodygi spaghetti leżącej na boisku piłkarskim i pomoże naukowcom polować na nieuchwytne fale grawitacyjne, które falują przez nasze terytorium i wypaczają Drogę Mleczną.
kredyt: Getty Images
„korzystając z pulsarów, które obserwujemy w całej galaktyce Drogi Mlecznej, staramy się być jak pająk siedzący w bezruchu w środku swojej sieci”, współautor badania Stephen Taylor, adiunkt fizyki i astronomii na Uniwersytecie Vanderbilt w Tennessee. „Jak dobrze rozumiemy barycentrum układu słonecznego jest kluczowe, ponieważ staramy się wyczuć nawet najmniejsze mrowienie do sieci.”
Centrum masy Układu Słonecznego, w tym Słońce, Ziemia i wszystkie orbitujące planety, wszystkie krążą wokół tego barycentrum, i zawsze zmienia pozycje wynikające z dokładnie tego, gdzie planety są umieszczone na ich wiecznych orbitach. Jednak Jowisz jest przerażającym behemotem, jeśli chodzi o wpływy grawitacyjne, a ten precyzyjny środek może się nieznacznie poruszać w zależności od tego, gdzie gazowy olbrzym znajduje się w długiej podróży wokół naszej chwiejącej się gwiazdy.
efemerydy, szczegółowe mapy przedstawiające szacowane pozycje słońca, księżyca i wszystkich planet w ciągu roku, były jednym ze sposobów określenia centrum Układu Słonecznego i umożliwiały żeglarzom nawigację po gwiazdach. Ale te mapy nie uwzględniają wszystkich aberracji spowodowanych anomaliami, takimi jak fale grawitacyjne czarnych dziur i szarpanie Planet. Bardziej wyrafinowane modelowanie efemerydowe tworzone przez komputery oferuje większy stopień śledzenia trajektorii.
szczegółowo w tym ostatnim artykule badawczym naukowcy badali obserwacje pulsarów przestrzeganych przez ponad dekadę przez północnoamerykański projekt NSF Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav), wykorzystując stałe sygnały emitowane przez umierające Gwiazdy pulsarowe w celu ułatwienia obliczeń odległości w celu ich dokładniejszego oszacowania.
pulsary są gęsto upakowanymi rdzeniami gwiazdowymi, które wyrzucają regularne wiązki skoncentrowanego promieniowania ze swoich biegunów.
„w tym artykule opisujemy motywację, budowę i zastosowanie fizycznego modelu efemerydy układu słonecznego, który koncentruje się na stopniach swobody (elementach orbitalnych Jowisza) najbardziej istotnych dla poszukiwań fal grawitacyjnych za pomocą pulsarów-macierzy czasowych”, zauważają naukowcy.
uznając te istotne wątpliwości i mając nadzieję na zapewnienie dokładniejszego centrum Układu Słonecznego, naukowcy zaprojektowali nowy model oprogramowania o nazwie BayesEphem. Wyposażeni w zaawansowane narzędzia detekcyjne, modelowali efemerydy, które powodowały błędy w pomiarach fal grawitacyjnych. Wprowadzając realistyczne wyobrażenie o metodach, za pomocą których grawitacja Jowisza wpływa na równowagę ciał niebieskich wokół niego, szczęśliwie odkryli, że ich obliczenia fal grawitacyjnych również się zgadzają.
NANOGrav wykorzystuje technologię masywnych radioteleskopów, takich jak raty w Obserwatorium Arecibo w Puerto Rico i Obserwatorium Green Bank w Wirginii Zachodniej, szukając zmian w zakłóceniach czarnej dziury i czasie wiązki pulsarów, gdy uderzają one w ziemię spowodowaną lekkim wypaczeniem fal czasoprzestrzeni znanych jako fale grawitacyjne.
kredyt: Getty images
„nasza dokładna obserwacja pulsarów rozrzuconych po całej galaktyce sprawiła, że zlokalizowaliśmy się w kosmosie lepiej niż kiedykolwiek wcześniej”, wyjaśnia Taylor. „Znajdując fale grawitacyjne w ten sposób, oprócz innych eksperymentów, zyskujemy bardziej holistyczny przegląd wszystkich rodzajów czarnych dziur we wszechświecie.”