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信使使命措施太阳系扩张

发布日期:2018-05-14

美国宇航局和麻省理工学院的科学家分析了水星运动中的微妙变化,以了解太阳及其动力学如何影响地球轨道。随着时间的推移,水星的位置是根据美国宇航局的信使探测任务激活时获得的无线电跟踪数据确定的。学分:美国宇航局戈达德太空飞行中心

就像中年时期沙发马铃薯的腰带一样,我们太阳系的行星轨道也在不断扩大。它的发生是因为太阳的引力逐渐减弱,因为我们的恒星老化并失去质量。现在,美国宇航局和麻省理工学院的一个科学家小组通过观察水星轨道的变化间接测量了这种质量损失和其他太阳参数。

新的价值观通过减少不确定性的数量来改善早期的预测。这对太阳质量损失率尤其重要,因为它与G的引力常数的稳定性有关。虽然G被认为是一个固定的数字,但它是否真的是一个常数仍然是物理学中的一个基本问题。

“对于这些实验来说,水星是完美的测试对象,因为它对太阳的引力效应和活动非常敏感,”安东尼赫诺瓦说,该研究的主要作者发表在自然通信和麻省理工学院研究员,在美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心在马里兰州格林贝尔特。

该研究开始通过改善水星的星历表 - 星球随着时间的推移在我们的天空中的位置的路线图。为此,该团队利用无线电跟踪数据监测了NASA的MESSENGER航天器在任务活动期间的位置。在水星表面,空间环境,地球化学和测距等方面,这些机器人航天器在2008年和2009年三次制造水星,并从2011年3月到2015年4月在全球范围内进行了轨道运行。科学家们一直在努力分析水星运动的微妙变化,了解太阳及其物理参数如何影响地球轨道。

几个世纪以来,科学家们研究了水星的运动,特别关注了它的近日点,或者是它在轨道上最接近太阳的点。很久以前的观测表明,近日点随时间变化,称为岁差。尽管其他行星的引力拖曳力占了水星进动的大部分,但它们并没有考虑到这一切。

第二大贡献来自于太阳周围时空的翘曲,因为这颗恒星的自身引力被爱因斯坦的广义相对论所覆盖。广义相对论在解释水星剩余岁差的大部分方面的成功,有助于说服科学家们说爱因斯坦的理论是正确的。

其他对水星进动的贡献要小得多,这归因于太阳的内部结构和动力。其中之一就是太阳的扁率,衡量它的中间膨胀程度 - 它自己的腰部附近的“备用轮胎” - 而不是一个完美的球体。研究人员获得了与其他类型研究一致的扁平度改进估计。

研究人员能够将一些太阳参数从相对论效应中分离出来,这些依赖于星历表数据的早期研究未能实现。该团队开发了一种新技术,同时对MESSENGER和Mercury的轨道进行了估计和整合,从而形成了一个全面的解决方案,其中包括与Sun内部演化和相对论效应相关的量。

戈达德地球物理学家Erwan Mazarico说:“我们正在通过使用行星科学方法解决基础物理学和太阳科学中长期存在的非常重要的问题。 “通过从不同的角度来看这些问题,我们可以获得更多的信心,我们可以更多地了解太阳和行星之间的相互作用。”

该团队对太阳质量损失率的新估计表明,该值首次受到观测而非理论计算的限制。从理论工作来看,科学家之前预测在100亿年内太阳质量的百分之十会损失百分之十;这足以减少恒星的引力,并允许行星的轨道每年每AU传播约半英寸或1.5厘米(AU或天文单位,即地球和太阳之间的距离:大约93百万英里)。

新的价值略低于之前的预测,但不确定性较低。这使得团队有可能将G的稳定性提高10倍,与从月球运动研究中得出的值相比。

“这项研究表明,如何测量整个太阳系的行星轨道变化,为将来发现太阳和行星的性质以及实际上宇宙的基本运行方式提供了可能性,”共同作者玛丽亚·祖伯尔麻省理工学院的研究总裁。

出版物:Antonio Genova等人,“太阳系扩张和强等价原理,见NASA MESSENGER任务”,Nature Communications 9,文章编号:289(2018)doi:10.1038 / s41467-017-02558-1

资料来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心伊丽莎白祖伯利茨基