Astronomene måler og veier verdensrommet

Med nye teknikker kan avstander, masser og hastigheter i solsystemet måles langt mer presist. Her ser du for eksempel hvordan astronomene bruker glimt fra fjerne pulsarer til å veie selv knøttsmå asteroider.

Med nye teknikker kan avstander, masser og hastigheter i solsystemet måles langt mer presist. Her ser du for eksempel hvordan astronomene bruker glimt fra fjerne pulsarer til å veie selv knøttsmå asteroider.

Claus Lunau/ESA/Shutterstock

Radiosignaler måler avstand

Ut fra omløpstiden har astronomene beregnet planetenes avstand til sola, og ved å sende av gårde romsonder kan de nå også bestemme avstanden til selv små objekter i de fjerneste områdene av solsystemet.

Tidligere i 2019 passerte romsonden New Horizons Ultima Thule, det fjerneste himmellegemet sonden har observert så langt. Ved å sende radiosignaler mellom sonden og jorda kunne forskerne beregne at Ultima Thule er 6,47 milliarder kilometer unna.

Kunnskap om himmellegemenes posisjoner er avgjørende for å kunne navigere presist i verdensrommet og for eksempel reise til Mars.

Radiosignaler mellom en romsonde og teleskoper på jorda måler avstanden til en fjern isklode.

© Oliver Larsen

1. Teleskoper sender et signal

Radioteleskoper plassert i Australia, Spania og USA – det såkalte Deep Space Network – kommuniserer med sonden New Horizons like før den passerer himmellegemet Ultima Thule i utkanten av solsystemet. For å måle avstanden sender teleskopene et spesielt kodet radiosignal til sonden.

© NASA

2. Romsonden sender et svar tilbake

Om lag seks timer senere fanger New Horizons opp signalet med sin 2,1 meter brede antenne. Med en ganske kort forsinkelse på få hundre nanosekunder sender New Horizons et svar tilbake.

© NASA

3. Signalets reisetid avslører avstanden

Radioteleskopene på jorda fanger opp det svake signalet. Fordi bølgene reiser med lysets hastighet, kan avstanden til Ultima Thule beregnes ut fra den tiden som går fram til signalet vender tilbake til jorda.

Normalt må astronomene sende en sonde ut til et himmellegeme for å måle massen. Når romfartøyet passerer for eksempel en planet, en måne eller en asteroide, trekker det i fartøyet, og tyngdepåvirkningen avslører massen.

Men forskerne kan nå bruke glimt fra pulsarer – små roterende stjerner – til å veie selv små asteroider, helt uten å forlate jorda. I løpet av de kommende sju årene skal målinger av lyset fra 20 pulsarer gi mer presise målinger av masse enn det er mulig å få med sonder.

Lyset fra roterende stjerner avslører massen til små himmellegemer i solsystemet.

© Oliver Larsen

1. Pulsar sender ut glimt

Pulsarer er roterende stjerner som sender ut kjegler av radiobølger, akkurat som lyset fra et fyrtårn. Bølgene reiser gjennom verdensrommet som ekstremt regelmessige glimt.

© Oliver Larsen

2. Planetene påvirker pulsarglimt

Et teleskop på jorda fanger opp et pulsarglimt, og forskerne beregner ut fra det når neste glimt vil ankomme. De tar høyde for at ankomsttiden påvirkes av massen til de ulike planetene.

© Oliver Larsen

3. Uregelmessighet viser feil i massen

Hvis ankomsten fra glimtene avviker fra det som er beregnet, må en klode være registrert med feil masse. Astronomene justerer massen, helt til ankomsttiden til glimtene stemmer.

Stjerner røper solens hastighet

Når astronomene skal måle den hastigheten solsystemet har når det beveger seg rundt Melkeveiens sentrum, er det som å sitte i en bil og måle farten uten tilgang til et speedometer. Bilens fart kan måles i forhold til omgivelsene, men astronomene har ikke noe fast holdepunkt de kan bruke, for alt i Melkeveien er i bevegelse.

Men astronomene har funnet en snedig metode. Farten til sola kan bestemmes ut fra de andre stjernenes fart i forhold til den. I eksempelet med bilen svarer det til å bestemme din egen fart ved å måle hvor raskt de andre bilene kjører i forhold til deg.

Til det formålet har astronomene brukt data om 216 201 stjerner, som blant annet stammer fra Gaia-teleskopet.

Farten til andre stjerner røper solas egen fart

/ 5

Tre målinger avslører stjerners hastighet

En stjernes fart gjennom verdensrommet beregnes ut fra tre faktorer: avstanden til sola og to typer hastighet, tangensialhastigheten (gul) og radialhastigheten (blå). Beregninger av de tre faktorene avslører stjernens hastighet i forhold til sola, romhastigheten (rød).

1

Radialhastighet

er stjernens fart vekk fra eller mot synsretningen.

2

Tangensialhastighet

er stjernens fart vinkelrett på avstanden til sola. Den beregnes ut fra stjernens bevegelse over himmelen egenbevegelse (blå pil).

3

Romhastighet

er stjernens reelle hastighet i forhold til sola.

4

Stjerner med spesifikk fart uteblir

Stjernene har ulike hastigheter – noen er raskere enn sola, mens andre beveger seg saktere. Men en bestemt hastighet er det nesten ingen stjerner
som har: 240 km/s langsommere enn sola. Forskerne tolker det som stjerner som ikke har beveget seg. Den tomme plassen i datasettet gir et nullpunkt i relasjon til sola, som avslører at solas hastighet er nettopp 240 km/s.

5
© Oliver Larsen