遥远的天体物理信标揭示太阳系行星的质量

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,并反映作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


根据一项新的研究,来自遥远天体的电磁脉冲可以提供一种尺度来衡量行星的质量。

该技术依赖于来自脉冲星的超短辐射爆发的规律性,这是由大质量恒星坍缩成一个极度稠密且快速旋转的磁化残骸造成的。(想象一下太阳的质量被塞进一个可以放在美国中等城市边界内的物体中。)


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脉冲星旋转速度非常快,以至于它们发出的辐射束以可预测的节奏扫过地球,这种节奏可以用亚微秒级的精度来测量。但是地球相对于这些遥远信标不是静止的;我们星球的轨道运动使其与任何给定脉冲星的距离在一年内变化数百光秒。为了校正地球位置的变化,天文学家将脉冲星无线电波的到达时间校准到太阳系质心处的假想观测者,空间中位于太阳内部或附近的一个点,具体取决于行星的位置。

德国波恩马克斯·普朗克射电天文学研究所的戴维·钱皮恩和他的同事们所做的本质上是反向工作,使用脉冲星信号的到达时间作为节拍器,以改进太阳系质心位置的估计,这取决于各个行星的质量。如果行星的质量不正确,天文学家使用的质心将偏离其真实位置,导致校准后的脉冲星时间多年来发生变化。

在9月10日的《天体物理学杂志快报》中,钱皮恩和他的合著者利用来自位于数百到数千光年之外的四颗脉冲星的多年数据,推导出了太阳系五颗行星的质量。该小组的所有测量结果都与现有的——以及目前更精确的——通过其他方式估计的质量相符,例如跟踪飞越航天器感受到的引力,但研究人员指出,他们的方法为这些方法提供了一种独立的验证。研究人员还提出,借助大量数据集,脉冲星方法可用于发现海王星轨道以外的未知物体;遥远太阳系中未被计算在内的质量将会在长时间尺度上扰乱校准后的脉冲星时间。

图片来源:戴维·钱皮恩

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