Továbbra is változatlan a gravitációs állandó

6051

A Naprendszer bolygóinak a pályája lassan, de egyre csak hízik. Ennek az az oka, hogy a Nap gravitációs vonzása fokozatosan csökken a csillagunk öregedéssel járó tömegvesztése miatt [1]. A NASA és az MIT kutatói most közvetett méréssel bár, de pontosították ennek a tömegvesztésnek az ütemét. Ehhez a Merkúr pályájának egészen csekély változásait követték nyomon.

A mérési eredmények elsősorban a tömegvesztés mértékét pontosították a bizonytalanság jelentős csökkentésével. A Nap tömegvesztése ugyanis a gravitációs állandó (G) stabilitásához szorosan kapcsolódó kérdés. Habár G-t fizikai állandónak tekintjük, ám hogy valóban az-e, az a fizika egyik alapvető, és eddig eldöntetlen kérdése.

„A Merkúr ideális célpont ezekhez a vizsgálatokhoz, mert nagyon érzékeny a Nap gravitációjára és egyéb hatásaira.” – mondta el Antonio Genova, a vizsgálatot végző kutatócsoport vezetője, a Massachusetts Institute of Technology (MIT) és a NASA Goddard Space Flight Center (Greenbelt, Maryland, USA) kutatója. A legbelső nagybolygó pályáját a NASA Messenger műholdjának a mozgását követve vizsgálták. A Messenger 2008-ban és 2009-ben is elrepült a Merkúr mellett, majd pályára állt körülötte, ahol 2011-től 2015-ig keringett.

A Földről rádióhullámok segítségével követték nagyon nagy pontossággal a NASA Messenger műholdjának a pozícióját, miközben az négy évig keringett a Merkúr körül. Forrás: NASA Goddard Space Flight Center.

A csillagászok már évszázadok óta vizsgálják a Merkúr pályájának alakulását, elsősorban a pálya Naphoz legközelebbi pontjának, a perihéliumnak a változásait. Ezért régóta tudjuk már azt is, hogy a perihélium folyamatosan eltolódik, vagyis a pályaellipszis forog, precesszál. A többi bolygónak a Merkúrra gyakorolt gravitációs perturbációs hatása megmagyarázza ugyan a precesszió legnagyobb részét, de nem az egészet.

A Merkúr perihélium-vándorlását befolyásoló második legfontosabb tényező a Nap tömege által maga körül eltorzított téridő görbülete, amint azt Einstein általános relativitáselmélete leírja. Nagy jelentősége volt Einstein forradalmi elméletének elfogadásában annak, hogy megmagyarázta a Merkúr perihélium-vándorlásának pontos mértékét is.

De a Napnak vannak további, sokkal csekélyebb hatásai is a Merkúr pályájára. Ezek egyike a csillagunk lapultsága, vagyis hogy a Nap egyenlítői átmérője a forgás miatt valamivel nagyobb mint a pólusok közötti átmérő. A jelen kutatás ennek a lapultságnak a mértékét is pontosította.

„Alapvető és régóta megválaszolatlan kérdéseket feszegetünk mind az alapvető fizika, mind a napfizika terén, a bolygókutatás megközelítési módját segítségül hívva.” – magyarázza a kutatócsoport egyik tagja, Erwan Mazarico geofizikus, szintén a Goddard Űrközpont munkatársa. – „Újszerű nézőpontunkkal jobban alátámaszthatjuk a már ismert mennyiségeket, és új dolgokat is tanulhatunk a Nap és a bolygók kölcsönhatásáról.”

A vizsgálatok legfontosabb eredménye, hogy a kutatócsoportnak elsőként sikerült megmérnie a Nap tömegvesztésének ütemét. Erről eddig csak elméleti becsléseink voltak. A korábbi feltételezések szerint a Nap 10 milliárd év alatt tömegének egy ezrelékét veszíti el. Ez évente és csillagászati egységenként – azaz a Nap–Föld távolságra vetítve – 1,5 cm-rel növeli a bolygópályák sugarát. Az új mérési eredmény ennél valamivel kisebb tömegvesztést mutat, ráadásul sokkal kisebb bizonytalansággal. Ezáltal pedig a gravitációs állandó stabilitása tízszer nagyobb pontossággal állapítható meg a korábbi, a Hold mozgásán alapuló mérésekhez képest.

Jogos tehát az elnevezés, a gravitációs állandó továbbra is állandónak bizonyult.

Forrás: NASA

Jegyzet
[1] A Nap tömegvesztése lényegében két részből tevődik össze: a kisugárzott energia tömegegyenértékéből és a részecskesugárzásból, vagyis napszélből. Talán meglepő, de a teljes tömegvesztésben az első, az elektromágneses sugárzás, vagyis a napfény hatása dominál.

Az eredményeket bemutató szakcikk:
Antonio Genova et al. „Solar system expansion and strong equivalence principle as seen by the NASA MESSENGER mission”, 2018. január 18., Nature Communications

Hozzászólás

hozzászólás