Ученые точно определили центр тяжести Солнечной системы с точностью до 100 метров

В своем стремлении найти сигналы о самых больших черных дырах во Вселенной астрономам пришлось сначала обратить свое внимание на другое космическое затруднение — где находится центр тяжести в нашей Солнечной системе.

Североамериканская наногерцовая обсерватория для гравитационных волн (NANOGrav) отслеживает набор быстро вращающихся нейтронных звезд (пульсаров), которые надежно излучают регулярные вспышки радиоволн. Описанные как «выдающиеся галактические часы», отклонения во времени, наблюдаемые на входящем свете пульсаров, могут означать, что гравитационные волны деформируют нашу галактику. Дольше, чем наблюдаемые LIGO, эти гравитационные волны могут исходить от черных дыр, которые в миллиарды раз массивнее Солнца.

«Использование пульсаров, которые мы наблюдаем по всей галактике Млечный Путь, похоже на паука, который сидит в тишине в середине своей сети», — сказал в заявлении Стивен Тейлор, доцент кафедры физики и астрономии в Университете Вандербильта. «Насколько хорошо мы понимаем барицентр Солнечной системы, имеет решающее значение, поскольку мы пытаемся почувствовать даже малейшее покалывание в сети».

Центр тяжести Солнечной системы, ее барицентр, является центром масс каждого объекта в системе. Поэтому, если наше знание об этом центре не точно, тогда и наши «паучьи чувства» искажены.

---

«Суть в том, что ошибки в массах и орбитах будут преобразовываться в артефакты синхронизации пульсаров, которые могут хорошо выглядеть как гравитационные волны», — пояснил Джо Саймон, астроном из Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL)  .

Фактически с данными NANOgrav, исследователи обнаружили большие систематические различия в своих расчетах. 

«Как правило, больше данных дает более точный результат, но в наших расчетах всегда было смещение», — говорит Мишель Валлиснери, также из JPL.

Проблема возвращается к неопределенности в барицентре Солнечной системы. Несмотря на сравнительно огромную массу Солнца, гравитационный центр нашей системы находится над поверхностью звезды, а не в ее ядре. Так происходит из-за довольно большого влияния Юпитера. Юпитер точно не вращается вокруг Солнца, центр масс между этими двумя объектами находится в некоторой точке пространства вне поверхности Солнца. Вот иллюстрация:

---

Однако наши несовершенные знания об орбите Юпитера, отчасти из-за технических неисправностей зонда Галилео JPL, который изучал планету в период с 1995 по 2003 год, вызвали неопределенность в расположении барицентра Солнечной системы. Как описано в их статье, опубликованной в Astrophysical Journal, путем моделирования этих неопределенностей команда смогла отточить эту востребованную точку с точностью до 100 метров. Если Солнце уменьшить до размера футбольного поля, эти 100 метров равнялись бы ширине пряди волос.

Со временем, по мере того как космический аппарат НАСА «Юнона» будет продолжать проводить дальнейшие измерения Юпитера, эта цифра станет более точной и позволит более четко искать гравитационные волны.

«Наши точные наблюдения пульсаров, рассеянных по всей галактике, локализовали их в космосе лучше, чем когда-либо раньше», — сказал Тейлор. «Находя таким образом гравитационные волны, в дополнение к другим экспериментам, мы получаем более целостный обзор всех видов черных дыр во Вселенной».