遙遠的天體物理信標揭示太陽系行星的質量

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根據一項新的研究,來自遙遠天體的電磁脈衝可以提供一種尺度來衡量行星的質量。

該技術依賴於來自脈衝星的超短輻射爆發的規律性,這是由大質量恆星坍縮成一個極度稠密且快速旋轉的磁化殘骸造成的。(想象一下太陽的質量被塞進一個可以放在美國中等城市邊界內的物體中。)


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脈衝星旋轉速度非常快,以至於它們發出的輻射束以可預測的節奏掃過地球,這種節奏可以用亞微秒級的精度來測量。但是地球相對於這些遙遠信標不是靜止的;我們星球的軌道運動使其與任何給定脈衝星的距離在一年內變化數百光秒。為了校正地球位置的變化,天文學家將脈衝星無線電波的到達時間校準到太陽系質心處的假想觀測者,空間中位於太陽內部或附近的一個點,具體取決於行星的位置。

德國波恩馬克斯·普朗克射電天文學研究所的戴維·錢皮恩和他的同事們所做的本質上是反向工作,使用脈衝星訊號的到達時間作為節拍器,以改進太陽系質心位置的估計,這取決於各個行星的質量。如果行星的質量不正確,天文學家使用的質心將偏離其真實位置,導致校準後的脈衝星時間多年來發生變化。

在9月10日的《天體物理學雜誌快報》中,錢皮恩和他的合著者利用來自位於數百到數千光年之外的四顆脈衝星的多年資料,推匯出了太陽系五顆行星的質量。該小組的所有測量結果都與現有的——以及目前更精確的——透過其他方式估計的質量相符,例如跟蹤飛越航天器感受到的引力,但研究人員指出,他們的方法為這些方法提供了一種獨立的驗證。研究人員還提出,藉助大量資料集,脈衝星方法可用於發現海王星軌道以外的未知物體;遙遠太陽系中未被計算在內的質量將會在長時間尺度上擾亂校準後的脈衝星時間。

圖片來源:戴維·錢皮恩

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