Encontrar a massa de outros planetas é complicado, e geralmente é feito medindo as órbitas de suas luas ou de naves espaciais que passam por eles. "É a primeira vez que alguém pesa sistemas planetários inteiros - planetas com suas luas e anéis", disse o líder da equipe, Dr. David Champion, do Max-Planck-Institut fuer Radioastronomie em Bonn, Alemanha. "E fornecemos uma verificação independente dos resultados anteriores, o que é ótimo para a ciência planetária".
Champion diz que medir as massas de planetas dessa nova maneira poderia alimentar os dados necessários para futuras missões espaciais. Como a massa cria gravidade, e a força gravitacional de um planeta determina a órbita de tudo que o rodeia - tanto o tamanho da órbita quanto o tempo que leva para ser concluído - ajudará a uma navegação mais precisa para futuras missões.
O novo método baseia-se nas correções que os astrônomos fazem aos sinais dos pulsares, pequenas estrelas giratórias que emitem 'blips' regulares de ondas de rádio.
A Terra está viajando ao redor do Sol, e esse movimento afeta exatamente quando os sinais pulsares chegam aqui. Para remover esse efeito, os astrônomos calculam quando os pulsos teriam chegado ao centro de massa do Sistema Solar, ou baricentro, em torno do qual todos os planetas orbitam. Como o arranjo dos planetas ao redor do Sol muda o tempo todo, o baricentro também se move. Para determinar sua posição, os astrônomos usam uma tabela (chamada efeméride) de onde todos os planetas estão em um determinado momento e os valores de suas massas que já foram medidos. Se esses números estiverem levemente errados e a posição do baricentro estiver levemente errada, um padrão de repetição regular de erros de temporização aparecerá nos dados do pulsar.
"Por exemplo, se a massa de Júpiter e suas luas está errada, vemos um padrão de erros de temporização que se repete ao longo de 12 anos, o tempo que Júpiter leva para orbitar o Sol", disse o Dr. Dick Manchester, da CSIRO Astronomy and Space Science. Mas se a massa de Júpiter e suas luas for corrigida, os erros de temporização desaparecem. Este é o processo de feedback que os astrônomos usaram para determinar as massas dos planetas.
Dados de um conjunto de quatro pulsares foram usados para pesar Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter e Saturno com suas luas e anéis. A maioria desses dados foi gravada com o radiotelescópio Parkes da CSIRO no leste da Austrália, com alguns contribuídos pelo telescópio Arecibo em Porto Rico e pelo telescópio Effelsberg na Alemanha. As massas eram consistentes com as medidas pela sonda. A massa do sistema joviano, 0,0009547921 (2) vezes a massa do Sol, é significativamente mais precisa do que a massa determinada pela sonda Pioneer e Voyager, e consistente com, mas menos precisa que o valor da sonda Galileo.
A nova técnica de medição é sensível a uma diferença de massa de duzentos milhões de milhões de toneladas - apenas 0,003% da massa da Terra e um dez-milionésimo da massa de Júpiter.
“No curto prazo, a sonda continuará a fazer as medições mais precisas para planetas individuais, mas a técnica pulsar será a melhor para os planetas não serem visitados pela sonda, e para medir as massas combinadas de planetas e suas luas”, disse o CSIRO. Dr. George Hobbs, outro membro da equipe de pesquisa.
Repetir as medições melhoraria ainda mais os valores. Se os astrônomos observassem um conjunto de 20 pulsares ao longo de sete anos, pesariam Júpiter com mais precisão do que as naves espaciais. Fazendo o mesmo por
Saturno levaria 13 anos.
"Os astrônomos precisam desse tempo preciso porque estão usando pulsares para caçar ondas gravitacionais previstas pela teoria geral da relatividade de Einstein", disse o professor Michael Kramer, chefe do grupo de pesquisa 'Física fundamental em radioastronomia' do Max-Planck-Institut para Radioastronomia. "Encontrar essas ondas depende de detectar pequenas mudanças no tempo dos sinais pulsares, e assim todas as outras fontes de erro de tempo devem ser consideradas, incluindo os traços dos planetas do Sistema Solar".
Astrônomos da Austrália, Alemanha, Reino Unido, Canadá e EUA estão envolvidos neste projeto.
Papel: Medindo a Massa de Planetas do Sistema Solar Usando o Tempo Pulsar
Fonte: Max Planck
