Los científicos han encontrado el centro del Sistema Solar, y no está donde crees
Cuando pensamos en la Tierra y sus planetas vecinos orbitando alrededor de nuestra estrella anfitriona común, nos imaginamos que el centro del Sistema Solar está justo en medio del Sol. Sin embargo, eso no es del todo cierto, según una nueva investigación.
Los planetas y el Sol orbitan en realidad alrededor de un centro de masa común. Y, por primera vez, un equipo de astrónomos ha señalado el centro de todo el Sistema Solar con una precisión de 100 metros, el cálculo más exacto hasta la fecha.
Sus hallazgos se detallan en un estudio publicado en abril en The Astrophysical Journal, y ayudarán a los astrónomos en su búsqueda de ondas gravitacionales emitidas en el universo por objetos como los agujeros negros supermasivos.
Todo el Sistema Solar, incluido el Sol, tiene un baricentro, o un centro de masa común de todos los objetos del Sistema Solar, alrededor del cual orbitan.
A pesar de la creencia popular, el baricentro del Sistema Solar no es el centro del Sol. Esto se debe a que los planetas y otros cuerpos del Sistema Solar ejercen un tirón gravitatorio sobre la estrella, haciendo que se tambalee un poco.
En cambio, el baricentro del Sistema Solar se encuentra un poco fuera de la superficie del Sol. Sin embargo, los científicos no han podido precisar exactamente dónde se encuentra este centro.
La razón por la que es difícil hacerlo se debe en parte a Júpiter, el planeta más grande del Sistema Solar. Debido a su gran masa, Júpiter ejerce la mayor atracción gravitatoria sobre el Sol con mucha diferencia.
Sin embargo, el equipo de científicos que está detrás del nuevo estudio fue capaz de acotar la ubicación del baricentro en 100 metros, un margen muy pequeño teniendo en cuenta el colosal tamaño del Sistema Solar, y descubrió que se encuentra justo encima de la superficie del Sol.
El secreto de sus precisas mediciones: los púlsares. Los púlsares son una estrella de neutrones de rotación rápida, o los restos superdensos de una estrella que explotó en una supernova. Estas estrellas emiten radiación electromagnética en forma de haces brillantes y estrechos que barren el cosmos en un movimiento circular mientras la propia estrella gira, algo así como un faro.
Si se observan las estrellas desde la distancia, parecerá que están pulsando en destellos regulares de luz, que es como obtuvieron su nombre.
«Usando los púlsares que observamos a través de la Vía Láctea, estamos tratando de ser como una araña sentada en quietud en medio de su tela», dijo en un comunicado Stephen Taylor, físico y astrónomo de la Universidad de Vanderbilt, y autor principal del estudio. «Lo bien que entendamos el baricentro del Sistema Solar es fundamental a la hora de intentar percibir hasta el más mínimo cosquilleo en la telaraña».
Desde la Tierra, los haces emitidos por los púlsares se detectan como señales de pulso que aparecen de forma regular. Utilizando estas señales, el equipo de astrónomos pudo medir con mayor precisión la distancia de la Tierra a otros objetos del Sistema Solar, incluido el baricentro.
Ahora que los astrónomos tienen una medición más precisa de dónde se encuentra el baricentro del Sistema Solar, pueden a su vez realizar detecciones mucho más precisas de las ondas gravitacionales de baja frecuencia.
Las ondas gravitacionales son ondulaciones en el espacio y el tiempo causadas por objetos de masas aceleradas, como los agujeros negros supermasivos, que emiten estas ondas hacia el exterior a la velocidad de la luz.
«Nuestra observación precisa de los púlsares dispersos por la galaxia nos ha localizado en el cosmos mejor de lo que nunca antes habíamos podido», dijo Taylor. «Al encontrar las ondas gravitacionales de esta manera, además de otros experimentos, obtenemos una visión más holística de todos los diferentes tipos de agujeros negros del Universo.»
Resumen: La regularidad de las emisiones de los púlsares se hace evidente una vez que referenciamos los tiempos de llegada de los pulsos al marco de reposo inercial del sistema solar. De ello se deduce que los errores en la determinación de la posición de la Tierra con respecto al baricentro del sistema solar pueden aparecer como un sesgo relacionado con el tiempo en las series temporales residuales de los púlsares, afectando a las búsquedas de ondas gravitacionales de baja frecuencia realizadas con conjuntos de púlsares. De hecho, los conjuntos de datos recientes de los conjuntos dan lugar a diferentes límites superiores de fondo de ondas gravitacionales y estadísticas de detección cuando se analizan con diferentes efemérides del sistema solar. Y lo que es más importante, las efemérides no suelen proporcionar representaciones de error utilizables. En este artículo describimos la motivación, la construcción y la aplicación de un modelo físico de las incertidumbres de las efemérides del sistema solar, que se centra en los grados de libertad (los elementos orbitales de Júpiter) más relevantes para las búsquedas de ondas gravitacionales con matrices de cronometraje de púlsares. Este modelo, BayesEphem, se utilizó para obtener resultados robustos de las efemérides en la búsqueda estocástica de fondo de 11 años de NANOGrav, y proporciona una base para futuras búsquedas de NANOGrav y otros consorcios. El análisis y las simulaciones que se presentan aquí sugieren que el modelado de efemérides reduce la sensibilidad de las ondas gravitacionales del conjunto de datos de 11 años y que esta degeneración desaparecerá con efemérides mejoradas y con conjuntos de datos de cronometraje de púlsares que se extienden mucho más allá de un único período orbital joviano.