Menemukan massa planet lain itu rumit, dan biasanya dilakukan dengan mengukur orbit bulan mereka atau pesawat ruang angkasa yang terbang melewatinya. "Ini adalah pertama kalinya seseorang menimbang seluruh sistem planet - planet dengan bulan dan cincinnya," kata pemimpin tim Dr. David Champion dari Max-Planck-Institut fuer Radioastronomie di Bonn, Jerman. "Dan kami telah memberikan pemeriksaan independen pada hasil sebelumnya, yang bagus untuk sains planet."
Champion mengatakan, mengukur massa planet dengan cara baru ini dapat memberi makan data yang dibutuhkan untuk misi ruang angkasa di masa depan. Karena massa menciptakan gravitasi, dan tarikan gravitasi sebuah planet menentukan orbit apa pun yang mengelilinginya - baik ukuran orbit dan berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikannya - itu akan membantu navigasi yang lebih akurat untuk misi masa depan.
Metode baru ini didasarkan pada koreksi yang dilakukan para astronom terhadap sinyal dari pulsar, bintang pemintalan kecil yang menghantarkan ‘blip’ dari gelombang radio.
Bumi bergerak mengelilingi Matahari, dan gerakan ini memengaruhi tepat ketika sinyal pulsar tiba di sini. Untuk menghilangkan efek ini, para astronom menghitung kapan pulsa akan tiba di pusat massa Tata Surya, atau barycenter, di mana semua planet mengorbit. Karena susunan planet-planet di sekitar Matahari berubah sepanjang waktu, barycenter juga bergerak. Untuk mengetahui posisinya, para astronom menggunakan kedua meja (disebut ephemeris) tempat semua planet berada pada waktu tertentu, dan nilai-nilai untuk massa mereka yang telah diukur. Jika angka-angka ini sedikit salah, dan posisi barycenter sedikit salah, maka pola kesalahan pemilihan waktu yang berulang muncul di data pulsar.
"Misalnya, jika massa Jupiter dan bulan-bulannya salah, kita melihat pola kesalahan waktu yang berulang selama 12 tahun, waktu yang diperlukan Jupiter untuk mengorbit Matahari," kata Dr. Dick Manchester dari CSIRO Astronomy and Space Science. Tetapi jika massa Jupiter dan bulan-bulannya dikoreksi, kesalahan waktu akan hilang. Ini adalah proses umpan balik yang telah digunakan para astronom untuk menentukan massa planet.
Data dari satu set empat pulsar telah digunakan untuk menimbang Merkurius, Venus, Mars, Jupiter dan Saturnus dengan bulan dan cincin mereka. Sebagian besar data ini direkam dengan teleskop radio Parkes CSIRO di Australia timur, dengan sebagian disumbangkan oleh teleskop Arecibo di Puerto Rico dan teleskop Effelsberg di Jerman. Massa konsisten dengan yang diukur dengan pesawat ruang angkasa. Massa sistem Jovian, .0009547921 (2) kali massa Matahari, secara signifikan lebih akurat daripada massa yang ditentukan dari pesawat ruang angkasa Pioneer dan Voyager, dan konsisten dengan, tetapi kurang akurat daripada, nilai dari pesawat ruang angkasa Galileo.
Teknik pengukuran baru peka terhadap perbedaan massa dua ratus ribu juta juta ton - hanya 0,003% dari massa Bumi, dan sepersepuluh juta massa Jupiter.
"Dalam jangka pendek, pesawat ruang angkasa akan terus melakukan pengukuran yang paling akurat untuk masing-masing planet, tetapi teknik pulsar akan menjadi yang terbaik untuk planet yang tidak dikunjungi oleh pesawat ruang angkasa, dan untuk mengukur massa gabungan planet-planet dan bulan-bulan mereka," kata CSIRO's George Hobbs, anggota tim peneliti yang lain.
Mengulangi pengukuran akan meningkatkan nilai bahkan lebih. Jika para astronom mengamati satu set 20 pulsar selama tujuh tahun, mereka akan menimbang Jupiter lebih akurat daripada yang dimiliki pesawat ruang angkasa. Melakukan hal yang sama untuk
Saturnus akan memakan waktu 13 tahun.
"Para astronom memerlukan waktu yang akurat ini karena mereka menggunakan pulsar untuk berburu gelombang gravitasi yang diprediksi oleh teori relativitas umum Einstein," kata Profesor Michael Kramer, kepala kelompok penelitian 'Fisika Dasar di Radio Astronomi' di Max-Planck-Institut fuer Radioastronomie. "Menemukan gelombang-gelombang ini tergantung pada perubahan menit yang terlihat pada waktu sinyal pulsar, dan karenanya semua sumber kesalahan waktu lainnya harus diperhitungkan, termasuk jejak planet Tata Surya."
Para astronom dari Australia, Jerman, Inggris, Kanada, dan AS terlibat dalam proyek ini.
Kertas: Mengukur Massa Planet Tata Surya Menggunakan Timing Pulsar
Sumber: Max Planck
