• Astronomie

Astronomen lokalisieren das Zentrum unseres Sonnensystems und hier liegt es

• 2024

Die Mitte von etwas so Weitem wie unserem Sonnensystem zu definieren ist bestenfalls eine knifflige Angelegenheit, aber dank der Arbeit des Gravitationswellen-Observatoriums der National Science Foundation und einiger raffinierter neuer Modellierungssoftware können Forscher, die mit NASAs Jet-Antriebslabor haben jetzt das Bullseye unserer planetarischen Wohngegend enthüllt.

In einer neuen Studie, die kürzlich im wissenschaftlichen Online-Forum mit Das Astrophysikalische Journal Astronomen haben enthüllt, dass sich der Massenschwerpunkt unseres Sonnensystems nur 330 Fuß über der Sonnenoberfläche befindet. Dieser genaue Punkt, offiziell als Baryzentrum bekannt, würde in der Größe einem Zehntel der Breite eines Spaghetti-Stänges entsprechen, der auf einem Fußballfeld liegt, und wird Wissenschaftlern bei der Suche nach schwer fassbaren Gravitationswellen helfen, die durch unser Territorium rauschen und die Milchstraße verzerren .

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'Mit den Pulsaren, die wir in der Milchstraße beobachten, versuchen wir, wie eine Spinne zu sein, die mitten in ihrem Netz still sitzt', sagt Co-Autor der Studie Stephen Taylor, Assistenzprofessor für Physik und Astronomie an der Vanderbilt University in Tennessee. 'Wie gut wir den Schwerpunkt des Sonnensystems verstehen, ist entscheidend, wenn wir versuchen, selbst das kleinste Kribbeln im Netz zu spüren.'

Der Massenmittelpunkt des Sonnensystems, einschließlich der Sonne, der Erde und aller umlaufenden Planeten, dreht sich alle um dieses Schwerpunktzentrum, und seine Positionen verschieben sich ständig, was genau darauf zurückzuführen ist, wo Planeten in ihren ewigen Umlaufbahnen positioniert sind. Jupiter ist jedoch ein Mobbing-Gigant, wenn es um Gravitationseinflüsse geht, und dieses genaue Zentrum kann sich leicht verschieben, je nachdem, wo sich der Gasriese auf seiner langen Reise um unseren wackelnden Stern befindet.

Ephemeriden, detaillierte Karten, die die geschätzten Positionen der Sonne, des Mondes und aller Planeten im Laufe eines Jahres zeigten, waren eine Möglichkeit, das Zentrum des Sonnensystems zu bestimmen und ermöglichten den Seefahrern, nach den Sternen zu navigieren. Aber diese Karten berücksichtigen nicht alle Aberrationen, die durch Anomalien wie die Gravitationswellen von Schwarzen Löchern und das Zerren der Planeten verursacht werden. Eine ausgefeiltere Ephemeriden-Modellierung, die von Computern erstellt wurde, bietet ein höheres Maß an Trajektorienverfolgung.

In diesem kürzlich erschienenen Forschungsbericht untersuchten Wissenschaftler Beobachtungen von Pulsaren, die über ein Jahrzehnt lang vom North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav)-Projekt der NSF durchgeführt wurden, und nutzten die stetigen Signale sterbender Pulsarsterne, um ihre Entfernungsberechnungen zu unterstützen, um ihre mehr genaue Schätzung.

Pulsare, ein hoch erregbarer Typ eines sich schnell drehenden Neutronensterns, sind dicht gepackte Sternkerne, die regelmäßige Strahlen konzentrierter Strahlung von ihren Polen ausstoßen.

In diesem Artikel beschreiben wir die Motivation, Konstruktion und Anwendung eines physikalischen Modells der Ephemeriden-Unsicherheiten des Sonnensystems, das sich auf die Freiheitsgrade (Jupiter-Orbitalelemente) konzentriert, die für die Suche nach Gravitationswellen mit Pulsar-Timing-Arrays am relevantesten sind Forscher .

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In Anerkennung dieser lebenswichtigen Unsicherheiten und in der Hoffnung, ein genaueres Sonnensystemzentrum bereitzustellen, entwickelten die Forscher ein neues Softwaremodell namens BayesEphem. Ausgestattet mit fortschrittlichen Erkennungswerkzeugen modellierten sie die Ephemeriden, die Fehler bei ihren Gravitationswellenmessungen verursachten. Durch das Einfügen einer realistischen Vorstellung von den Methoden, mit denen die Gravitation des Jupiter das Gleichgewicht der ihn umgebenden Himmelskörper beeinflusste, stellten sie glücklich fest, dass auch ihre Gravitationswellenberechnungen übereinstimmten.

NANOGrav nutzt die Technologie massiver Radioteleskope wie die Installationen des Arecibo-Observatoriums in Puerto Rico und des Green Bank-Observatoriums in West Virginia, um nach Variationen in den Störungen Schwarzer Löcher und der Strahlzeit von Pulsaren zu suchen, wenn sie auf die Erde treffen, verursacht durch einen leichten Krümmungseffekt von Zeit-Raum-Wellen, die als Gravitationswellen bekannt sind.

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'Unsere präzise Beobachtung von Pulsaren, die über die Galaxie verstreut sind, hat uns im Kosmos besser lokalisiert als je zuvor', sagte er. Taylor erklärt . 'Indem wir auf diese Weise Gravitationswellen finden, erhalten wir neben anderen Experimenten einen ganzheitlicheren Überblick über alle Arten von Schwarzen Löchern im Universum.'