Орбиты планет в Солнечной системе расширяются. Это происходит из-за того, что гравитационная хватка Солнца постепенно ослабляется, ведь звезда стареет и теряет массивность. Команда ученых НАСА и Массачусетского технологического института решила измерить эту потерю массы и прочие звездные параметры, ориентируясь на орбитальные изменения Меркурия.
Новые данные уменьшают неопределенность, поэтому улучшают предыдущие прогнозы. Это особенно важно для скорости потери солнечной массы, так как связано с устойчивостью G (гравитационная постоянная). G считается фиксированным числом, но все еще остается фундаментальным физическим вопросом.
Меркурий в таких экспериментах выступает идеальным испытательным объектом, потому что отличается невероятной чувствительностью к гравитационному эффекту и активности нашей звезды.
Исследование началось с улучшения эфемерид Меркурия – карта локаций планеты на нашем небе. Для этого использовали сведения радио-отслеживания аппарата MESSENGER, когда миссия была активной. Спутник вращался вокруг планеты в 2008 и 2009 гг., а сближение произошло с марта 2011 года по апрель 2015-го.
Многие века ученые рассматривали движение Меркурия, обращая внимание на его перигелий. Оказывается, перигелий со временем сдвигается (прецессия). Дальше ученые изучили данные о деформировании пространства-времени вокруг звезды.
Гораздо меньшие вклады в прецессию Меркурия объясняются внутренней структурой и динамикой Солнца. Главный момент – приплюснутость, то есть выпячивание в районе «талии».
Некоторые солнечные параметры удалось определить из релятивистских эффектов, чего не могли сделать в более ранних исследованиях, основанных на данных эфемерид. Ученые придумали новый метод, который одновременно оценивал и интегрировал орбиты планеты и MESSENGER, что привело к комплексному решению.
Новая оценка скорости потери солнечной массы – одно из первых знаний, ограниченное наблюдениями, а не теорией. Ранее это число составляло одну десятую процента на 10 млрд. лет. Этого хватит, чтобы уменьшить звездную гравитацию и позволить планетам отдаляться на 1.5 см в год. Новое значение ниже, но обладает меньшей неопределенностью. Это позволило улучшить устойчивость G в 10 раз.