Astronomerne måler og vejer rummet

Med nye teknikker kan Solsystemets afstande, masser og hastigheder måles langt mere præcist. Astronomerne bruger eksempelvis lysglimt fra fjerne pulsarer til at veje selv helt små asteroider.

Publiceret d. 10.07.19

Af Jeppe Wojcik

Lyt til artiklen i Illustreret Videnskabs app! . .

Radiosignaler måler afstand

Ud fra omløbstiden har astronomerne beregnet planeternes afstand til Solen. Og ved at sende rumsonder afsted kan de nu også bestemme afstanden til selv små objekter i Solsystemets fjerneste egne.

I 2019 passerede rumsonden New Horizons det hidtil fjerneste objekt i Solsystemet, den frosne isklode Ultima Thule. Ved at sende radiosignaler mellem sonden og Jorden kunne forskerne beregne, at Ultima Thule er 6,47 milliarder km væk.

Viden om himmellegemernes positioner er afgørende for at kunne navigere præcist i rummet - og rejse til f.eks. Mars.

Rumsonde måler Solsystemets udkant præcist

Radiosignaler mellem en rumsonde og teleskoper på Jorden måler afstanden til en fjern isklode.

1. Teleskoper sender et signal

Radioteleskoper placeret i Australien, Spanien og USA – Deep Space Network – kommunikerer med sonden New Horizons, kort før den passerer objektet Ultima Thule i udkanten af Solsystemet. For at måle afstanden sender teleskoperne et særligt kodet radiosignal til sonden.

2. Rumsonden sender et svar tilbage

Cirka seks timer senere opfanger New Horizons signalet med sin 2,1 m brede antenne. Med en ganske kort forsinkelse på få hundrede nanosekunder sender New Horizons et svar tilbage.

3. Signalets rejsetid afslører afstanden

Radioteleskoperne på Jorden opfanger det svage signal. Fordi bølgerne rejser med lysets hastighed, kan afstanden til Ultima Thule beregnes ud fra den tid, der går, før signalet vender tilbage til Jorden.

Pulsarblink afslører masse

Normalt må astronomerne sende en sonde ud til et objekt for at måle dets masse. Når rumfartøjet passerer forbi fx en planet, en måne eller en asteroide, trækker objektet ganske let i fartøjet, og tyngdepåvirkningen afslører objektets masse.

Men forskerne kan nu bruge blink fra pulsarer – små roterende stjerner – til at veje selv små asteroider, helt uden at forlade Jorden. I løbet af de kommende syv år skal målinger af lyset fra 20 pulsarer give mere præcise masseangivelser, end det er muligt med sonder.

Fjerne pulsarer vejer Solsystemets miniputter

Lyset fra fjerne roterende stjerner afslører massen af små objekter i Solsystemet.

1. Pulsar udsender blink

Pulsarer er små roterende stjerner, der udsender kegler af radiobølger ligesom lyset fra et fyrtårn. Bølgerne rejser gennem rummet som ekstremt regelmæssige blink.

2. Planeterne påvirker pulsarblinkene

Et teleskop på Jorden opfanger et pulsarblink, og forskerne beregner ud fra det, hvornår et fremtidigt blink vil ankomme. De tager højde for, at ankomsttiden påvirkes af alle planeternes masse.

3. Uregelmæssighed viser fejl i massen

Hvis blinkets ankomst afviger fra det beregnede, må en klode være registreret med en lidt forkert masse – fx Ceres. Astronomerne justerer derefter objektets masse, indtil blinkenes ankomsttid passer.

Stjerner røber Solens hastighed

Når astronomerne skal måle dén hastighed, som Solsystemet kredser om Mælkevejens centrum med, svarer det til at sidde i en bil og måle sin hastighed uden speedometer. Hvor bilens fart måles i forhold til omgivelserne, har astronomerne imidlertid ikke noget fast holdepunkt, fordi alt i Mælkevejen er i bevægelse.

Men astronomerne har fundet en snedig metode. Solens fart kan udledes ud fra de andre stjerners hastighed i forhold til Solen. I eksemplet med bilen svarer det til at bestemme sin egen fart ved at måle, hvor hurtigt alle de andre biler kører i forhold til en selv.

Til det formål har astronomerne brugt data om 216.201 stjerner, som blandt andet stammer fra Gaiateleskopet.

Andre stjerners hastighed røber Solens egen fart

Forskerne måler, hvor hurtigt Solsystemet bevæger sig rundt om galaksens centrum.