Ученые определили потерю массы Солнцем по изменениям орбиты Меркурия

[Ippolitovich]

Со временем орбиты планет Солнечной системы расширяются. Это происходит потому, что наша звезда постепенно теряет массу, и ее гравитационное влияние с течением времени ослабевает. В новом исследовании ученые НАСА измерили эту потерю массы, а также другие параметры, непрямым способом, анализируя орбитальное движение Меркурия.

Эти новые значения помогают уточнить ранние прогнозы, снижая уровень неопределенности оцениваемой величины. Это имеет особенно большое значение в случае оценки скорости потери массы Солнцем, поскольку этот процесс позволяет оценить стабильность гравитационной константы G. Хотя G считается фундаментальной физической константой, на самом деле вопрос о ее неизменности в настоящее время остается открытым.

«Меркурий является подходящим объектом для оценки потери массы Солнцем, поскольку его орбита весьма чувствительна к гравитационному влиянию и активности нашей звезды», - сказал главный автор нового исследования Антонио Женова (Antonio Genova) из Центра космических полетов Годдарда НАСА.

 

 

В своей работе команда Женовы отслеживала орбитальное движение Меркурия по данным о перемещении космического аппарата MESSENGER (Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry, and Ranging) в то время, пока миссия еще не была завершена (она завершилась 30 апреля 2015 г.). Проанализировав движение Меркурия и учтя вклады гравитационного воздействия со стороны объектов Солнечной системы на это движение и других влияющих на него факторов, астрономы смогли оценить уширение орбиты Меркурия за счет потери массы Солнцем.

Ранее оценки скорости потери массы Солнцем носили лишь теоретический характер. Согласно этим оценкам скорость потери массы нашей звездой составляет примерно один процент от исходной массы в течение 10 миллиардов лет; этого достаточно, чтобы ослабить гравитационное влияние Солнца настолько, что орбиты планет Солнечной системы начнут «расползаться» со скоростью 1,5 сантиметра в год на одну астрономическую единицу (1 а.е. равна расстоянию от Земли до Солнца) расстояния от планеты до нашего светила. Найденные командой Женовы значения основаны на наблюдениях, и согласно команде, эти значения оказались чуть меньше, чем значения, полученные в результате теоретического анализа, однако имеют меньшую неопределенность. Это позволило повысить стабильность константы G в 10 раз, по сравнению со значениями, полученными ранее в результате изучения движения Луны.

[Ippolitovich]

В свое время, в рамках Общей теории относительности, Альберт Эйнштейн продемонстрировал, что Ньютоновские законы движения не соблюдаются в отношении объектов, обладающих огромной массой, что является следствием деформации пространственно-временного континуума под влиянием мощных гравитационных сил. Ярким примером таких деформаций и несоблюдения законов движения является орбита Меркурия, самой близкой к Солнцу планеты нашей системы. До момента появления теории Эйнштейна ученые пытались объяснить деформацию орбиты Меркурия различными путями, вплоть до гравитационного влияния гипотетической планеты под названием Вулкан. А сейчас ученые используют высокоточные измерения орбиты Меркурия для поисков подтверждения теории Эйнштейна и для изучения нашего Солнца.

 

 

Исследователи из Массачусетского технологического института выполнили масштабные исследования, которые должны подтвердить так называемый принцип эквивалентности Эйнштейна. Проверка этого принципа требует сравнения результатов двух способов вычисления массы объекта, один метод основан на поведении этого объекта в однородном гравитационном поле, а второй - на количестве силы, которую надо приложить к объекту для того, чтобы сдвинуть его с места. В качестве примера можно сказать, что проверить принцип эквивалентности можно сравнив измерения веса человека на Земле и вес того же человека в ракете, движущейся с ускорением, равным ускорению свободного падения на Земле, 9.8 метра на секунду в квадрате. И если измерения массы совпадут в точности, это укажет на верность принципа эквивалентности Эйнштейна. 

В случае Солнца и Меркурия ученые интересовались центром массы Солнечной системы, который теоретически должен совпадать с центром Солнца. В случае совпадения центра масс с центром Солнца, принцип эквивалентности соблюдается, в обратном же случае - нет. Меркурий, как планета, находящаяся под сильным влиянием гравитации Солнца, дает ученым в руки хороший способ определения положения центра массы и выявления даже небольших отклонений реального положения от положения, полученного путем теоретических расчетов.

Данные о точной орбите Меркурия были получены при помощи космического аппарата MESSENGER, который в 2015 году завершил свою миссию крушением на поверхности этой планеты. Пока все имеющиеся данные указывают на верность теории Эйнштейна, но в этих данных ученые заметили весьма странную аномалию. Оказывается, что гравитационные силы Солнца постоянно изменяются с течением времени, что указывает на потерю Солнцем своей массы. И эти медленные изменения обуславливают такое же медленное расширение орбит планет нашей системы.

Эффект потери массы Солнца имеет очень малую величину и вызывает расширение орбиты Земли на пару сантиметров в год. Такое расширение не может оказать существенного влияния на нашу жизнь, так что людям не стоит проявлять беспокойства по этому поводу.

В будущем ученые планирую провести более точные измерения орбиты Меркурия в большем объеме. И при помощи полученных данных может быть выполнена проверка большинства теорий, имеющих отношение и описывающих гравитационные силы и гравитационные взаимодействия.