Señales de radio para pesar planetas

Esta ilustración muestra al Sol, la Tierra y Júpiter -que
orbitan un centro de gravedad común- y cuatro púlsares.

Encontrar la masa de otros planetas es complicado, y por lo general se realiza midiendo la órbitas de sus lunas o de las naves espaciales cuando los sobrevuelan. Pero un grupo internacional de astrónomos ha encontrado una nueva forma para 'pesar' planetas, y ahora han evaluado la masa de sistemas planetarios completos usando señales de radio provenientes de púlsares. "Esta es la primera vez que alguien ha pesado sistemas planetarios completos, planetas con sus lunas y anillos", dijo el jefe del equipo Dr. David Champion del Instituto Max Planck de Radio Astronomía en Bonn, Alemania. "Y hemos proporcionado una verificación independiente de los resultados anteriores, lo que es importante para la ciencia planetaria".
Champion dice que medir las masas de los planetas de esta nueva manera podría incidir en los datos necesarios para futuras misiones espaciales. Debido a que la masa crea gravedad, y el empuje gravitacional de un planeta determina la órbita de todo lo que gira alrededor de él -tanto el tamaño de la órbita como el tiempo que tarda en completarla-, esto ayudará a una navegación más precisa de misiones futuras.
El nuevo método se basa en las correcciones que hacen los astrónomos a las señales de púlsares, pequeñas estrellas que giran y ofrecen 'blips' regulares de ondas de radio.
La Tierra viaja alrededor del Sol, y este movimiento afecta precisamente cuando las señales de púlsares llegan aquí. Para eliminar este efecto, los astrónomos calculan cuándo deberían llegar los pulsos al centro de masa del Sistema Solar, o baricentro, alrededor del cual todos los planetas orbitan. Debido a que la disposición de los planetas alrededor del Sol cambia todo el tiempo, el baricentro se mueve demasiado. Para calcular su posición, los astrónomos utilizan una tabla que indica dónde están todos los planetas en un momento dado, y usan también los valores de sus masas que ya se han medido. Si estas cifras son algo incorrectas, y la posición del baricentro es también incorrecta, entonces un patrón regular y repetitivo de errores de sincronización aparece en los datos del púlsar.
"Por ejemplo, si la masa de Júpiter y sus lunas está mal, vemos un patrón de errores de sincronización que se repite por más de 12 años, el tiempo que le lleva a Júpiter orbitar el Sol", dijo el Dr. Dick Manchester de CSIRO. Pero si la masa de Júpiter y sus lunas se corrige, los errores de sincronización desaparecen. Este es el proceso de retroalimentación que los astrónomos han utilizado para determinar las masas de los planetas.
Se han utilizado los datos de un conjunto de cuatro púlsares para pesar a Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno con sus lunas y anillos. La mayoría de estos datos fueron registrados con el radiotelescopio Parkes de CSIRO en el este de Australia, con algunas contribuciones del telescopio de Arecibo en Puerto Rico y el telescopio Effelsberg en Alemania. Las masas fueron consistentes con las medidas llevadas a cabo por naves espaciales. La masa del sistema joviano, 9,547921(2) x 10^-4 veces la masa del Sol, es bastante más exacta que la masa determinada de las sondas Pioneer y Voyager, y consistente con -pero menos preciso- que el valor de la nave espacial Galileo.
La nueva técnica de medición es sensible a una diferencia de masa de doscientos mil millones de millones de toneladas, lo que es apenas el 0,003% de la masa de la Tierra y una diezmillonésima parte de la masa de Júpiter.
"En el corto plazo, las naves espaciales seguirán haciendo la determinación exacta de la mayoría de planetas individuales, pero la técnica púlsar será la mejor para los planetas que no sean visitados por sondas espaciales, y para medir las masas combinadas de planetas y sus lunas", dijo Dr. George Hobbs de CSIRO, otro miembro del equipo de investigación.
Repetir las mediciones de mejoraría aún más los valores. Si bien los astrónomos observaron un conjunto de 20 púlsares por siete años, ellos han pesado a Júpiter con mayor precisión que las naves espaciales. Hacer lo mismo para Saturno tomaría unos 13 años.
"Los astrónomos necesitan esta precisa sincronización debido a que están utilizando púlsares para cazar las ondas gravitacionales predichas por la teoría general de la relatividad de Einstein", dijo el profesor Michael Kramer, director del grupo de investigación de 'Física Fundamental en Radio Astronomía' en el Instituto Max Planck de Radio Astronomía. "Encontrar estas ondas depende de la detección de diminutos cambios en la sincronización de las señales de los púlsares, y así todas las otras fuentes de error de sincronización deben tenerse en cuenta, incluyendo las huellas de los planetas del Sistema Solar".
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