木星伽利略卫星上的 Lense-Thirring 效应

本文初步探讨了探测木星角动量 ${\boldsymbol{S}}$ 在其伽利略卫星轨道上引起的广义相对论引力磁 Lense-Thirring 效应的前景。长达一个世纪的数值积分表明，可直接观测的卫星赤经 $\alpha$ 与赤纬 $\delta$ 的预期引力磁信号对 Io 可达数十角秒，而对 Callisto 则降至 $\simeq 0.2\,\mathrm{arcseconds}$ 量级。由木星非球对称引力场的带谐多极矩 $J_\ell,\,\ell=2,\,3,\,4,\,\ldots$ 及木星自转轴 ${\boldsymbol{\hat{k}}}$ 的建模误差引起的主要竞争效应影响有限，尤其考虑到未来几年正在进行的 Juno 任务结束后此类参数确定精度的预期提升。另一方面，造成卫星间 $N-$体扰动的卫星质量应比当前知晓得更精确，该任务可由未来 JUICE 与 Clipper 木星系统探测任务完成。当前对木星伽利略卫星轨道的认知精度约为 10 毫角秒，借助正在进行的旧照相底片重归算有望进一步提高。这表明，在不久的将来，通过显式建模并求解引力磁场的专用数据归算，木星主要卫星系统中的 Lense-Thirring 效应或可被探测到。