La proximidad de Mercurio al Sol y su pequeño tamaño lo hacen exquisitamente sensible a la dinámica del Sol y su atracción gravitacional. Crédito:NASA / SDO
Como la cintura de un adicto a la televisión en la mediana edad, las órbitas de los planetas de nuestro sistema solar se están expandiendo. Sucede porque el agarre gravitacional del Sol se debilita gradualmente a medida que nuestra estrella envejece y pierde masa. Ahora, Un equipo de científicos de la NASA y el MIT ha medido indirectamente esta pérdida de masa y otros parámetros solares al observar los cambios en la órbita de Mercurio.
Los nuevos valores mejoran las predicciones anteriores al reducir la cantidad de incertidumbre. Eso es especialmente importante para la tasa de pérdida de masa solar, porque está relacionado con la estabilidad de G, la constante gravitacional. Aunque G se considera un número fijo, si es realmente constante sigue siendo una cuestión fundamental en física.
"Mercurio es el objeto de prueba perfecto para estos experimentos porque es muy sensible al efecto gravitacional y la actividad del Sol, "dijo Antonio Genova, el autor principal del estudio publicado en Comunicaciones de la naturaleza y un investigador del Instituto de Tecnología de Massachusetts que trabaja en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.
El estudio comenzó mejorando las efemérides cartografiadas de Mercurio:la hoja de ruta de la posición del planeta en nuestro cielo a lo largo del tiempo. Para eso, el equipo se basó en datos de seguimiento de radio que monitoreaban la ubicación de la nave espacial MESSENGER de la NASA mientras la misión estaba activa. Abreviatura de Mercury Surface, Ambiente espacial, Geoquímica, y rango, la nave espacial robótica hizo tres sobrevuelos de Mercurio en 2008 y 2009 y orbitó el planeta desde marzo de 2011 hasta abril de 2015. Los científicos trabajaron hacia atrás, analizar cambios sutiles en el movimiento de Mercurio como una forma de aprender sobre el Sol y cómo sus parámetros físicos influyen en la órbita del planeta.
Por siglos, los científicos han estudiado el movimiento de Mercurio, prestando especial atención a su perihelio, o el punto más cercano al Sol durante su órbita. Las observaciones de hace mucho tiempo revelaron que el perihelio cambia con el tiempo, llamado precesión. Aunque los tirones gravitacionales de otros planetas explican la mayor parte de la precesión de Mercurio, no lo explican todo.
La segunda contribución más grande proviene de la deformación del espacio-tiempo alrededor del Sol debido a la propia gravedad de la estrella, que está cubierto por la teoría de la relatividad general de Einstein. El éxito de la relatividad general en explicar la mayor parte de la precesión restante de Mercurio ayudó a persuadir a los científicos de que la teoría de Einstein era correcta.
Los científicos de la NASA y el MIT analizaron cambios sutiles en el movimiento de Mercurio para aprender sobre el Sol y cómo su dinámica influye en la órbita del planeta. La posición de Mercurio a lo largo del tiempo se determinó a partir de los datos de seguimiento de radio obtenidos mientras la misión MESSENGER de la NASA estaba activa. Crédito:Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA
Otro, contribuciones mucho menores a la precesión de Mercurio, se atribuyen a la estructura y dinámica interior del Sol. Uno de ellos es el achatamiento del sol, una medida de cuánto abulta en el medio (su propia versión de una "llanta de repuesto" alrededor de la cintura) en lugar de ser una esfera perfecta. Los investigadores obtuvieron una estimación mejorada de la oblatura que es consistente con otros tipos de estudios.
Los investigadores pudieron separar algunos de los parámetros solares de los efectos relativistas, algo que no se logró en estudios anteriores que se basaron en datos de efemérides. El equipo desarrolló una técnica novedosa que estimó e integró simultáneamente las órbitas de MESSENGER y Mercury, conduciendo a una solución integral que incluye cantidades relacionadas con la evolución del interior del Sol y con efectos relativistas.
"Estamos abordando cuestiones de larga data y muy importantes tanto en la física fundamental como en la ciencia solar mediante el uso de un enfoque de ciencia planetaria, ", dijo el geofísico de Goddard Erwan Mazarico." Al abordar estos problemas desde una perspectiva diferente, podemos ganar más confianza en los números, y podemos aprender más sobre la interacción entre el Sol y los planetas ".
La nueva estimación del equipo de la tasa de pérdida de masa solar representa una de las primeras veces que este valor se ha limitado en función de observaciones en lugar de cálculos teóricos. Desde el trabajo teórico, los científicos predijeron previamente una pérdida de una décima parte del porcentaje de la masa del Sol durante 10 mil millones de años; eso es suficiente para reducir la atracción gravitacional de la estrella y permitir que las órbitas de los planetas se extiendan aproximadamente media pulgada, o 1,5 centímetros, por año por AU (un AU, o unidad astronómica, es la distancia entre la Tierra y el Sol:unos 93 millones de millas).
El nuevo valor es ligeramente más bajo que las predicciones anteriores, pero tiene menos incertidumbre. Eso hizo posible que el equipo mejorara la estabilidad de G en un factor de 10, en comparación con los valores derivados de los estudios del movimiento de la Luna.
"El estudio demuestra cómo la realización de mediciones de los cambios de la órbita planetaria en todo el sistema solar abre la posibilidad de futuros descubrimientos sobre la naturaleza del Sol y los planetas, y de hecho, sobre el funcionamiento básico del universo, "dijo la coautora Maria Zuber, vicepresidente de investigación del MIT.
