Los astrónomos han ubicado el centro del Sistema Solar con una precisión de más menos 100 metros

Cuando imaginas el Sistema Solar en tu cabeza, la mayoría de las personas piensan en el Sol, inmóvil y estacionario en el centro, con todo lo demás dando vueltas a su alrededor. Pero cada cuerpo en el Sistema Solar también ejerce su propio tirón gravitacional sobre la estrella, haciendo que todo se mueva un poco.

Por lo tanto, el centro gravitacional (o baricentro) preciso del Sistema Solar no está justo en el medio del Sol, sino en algún lugar más cerca de su superficie, justo fuera de él. Pero no ha sido fácil descubrir exactamente dónde está este baricentro, debido a la miríada de influencias gravitacionales en juego.

Ahora, utilizando un software especialmente diseñado, un equipo internacional de astrónomos ha reducido la ubicación del baricentro de nuestro Sistema Solar a menos de 100 metros, y podría mejorar enormemente nuestras mediciones de ondas gravitacionales.

Todo tiene que ver con los púlsares. Estas estrellas muertas pueden girar extremadamente rápido, en escalas de tiempo de milisegundos, disparando rayos de radiación electromagnética desde sus polos. Si están orientados a la perfección, estos rayos parpadean más allá de la Tierra como un faro cósmico muy rápido, creando una señal pulsada que es extremadamente regular.

Este pulso regular es útil para todo tipo de cosas, desde sondear el medio interestelar hasta un sistema de navegación potencial.

En los últimos años, los observatorios, incluido el Observatorio Nanohertz de Ondas Gravitacionales de América del Norte (NANOGrav), han comenzado a usarlos para buscar ondas gravitacionales de baja frecuencia, ya que las ondas gravitacionales deberían causar perturbaciones muy sutiles en el momento de una gran variedad de púlsares en el cielo.

“Usando los púlsares que observamos en la galaxia Vía Láctea, estamos tratando de ser como una araña sentada en la quietud en medio de su tela de araña”, explicó el astrónomo y físico Stephen Taylor de la Universidad de Vanderbilt y colaborador de NANOGrav.

“Cuán bien entendemos que el baricentro del Sistema Solar es crítico cuando intentamos sentir incluso el cosquilleo más pequeño en la tela de araña”.

Esto se debe a que los errores en el cálculo de la posición de la Tierra en relación con el baricentro del Sistema Solar pueden afectar nuestras mediciones del tiempo del púlsar, lo que a su vez puede afectar nuestras búsquedas de ondas gravitacionales de baja frecuencia.

Parte del problema es Júpiter. Por un margen muy grande, tiene el efecto gravitacional más fuerte sobre el Sol: los tirones de los otros planetas son diminutos en comparación. Sabemos cuánto tiempo tarda Júpiter en orbitar el Sol, unos 12 años terrestres, pero nuestra comprensión de esta órbita es aún incompleta.

Anteriormente, las estimaciones de la ubicación del baricentro se basaban en el seguimiento Doppler, cómo cambia la luz de los objetos a medida que nosotros (o nuestros instrumentos) nos acercamos o alejamos de ellos, para calcular las órbitas y las masas de los planetas. Pero cualquier error en estas masas y órbitas puede introducir errores que podrían parecerse mucho a las ondas gravitacionales. Cuando el equipo utilizó estos conjuntos de datos existentes para analizar los datos de NANOGrav, siguieron obteniendo resultados inconsistentes.

“No estábamos detectando nada significativo en nuestras búsquedas de ondas gravitacionales entre los modelos del Sistema Solar, pero estábamos obteniendo grandes diferencias sistemáticas en nuestros cálculos”, dijo el astrónomo Michele Vallisneri del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA.

“Típicamente, más datos entregan un resultado más preciso, pero siempre hubo un desplazamiento en nuestros cálculos”. Aquí es donde el software del equipo entra en escena. Se llama BayesEphem, y está diseñado para modelar y corregir esas incertidumbres en las órbitas del Sistema Solar más relevantes para las búsquedas de ondas gravitacionales que utilizan púlsares, en particular Júpiter.

Cuando el equipo aplicó BayesEphem a los datos de NANOGrav, pudieron colocar un nuevo límite superior en el fondo de la onda gravitacional y las estadísticas de detección. Y pudieron calcular una nueva ubicación más precisa para el baricentro del Sistema Solar que, en el futuro, podría permitir detecciones de ondas gravitacionales de baja frecuencia mucho más precisas.

“Nuestra precisa observación de los púlsares dispersos por la galaxia nos ha localizado en el cosmos mejor que nunca”, dijo Taylor. “Al encontrar ondas gravitacionales de esta manera, además de otros experimentos, obtenemos una visión más holística de todos los diferentes tipos de agujeros negros en el Universo”.

La investigación ha sido publicada en The Astrophysical Journal.