Πρόσφατα στοιχεία θα μπορούσαν να λύσουν το μεγάλο μυστήριο βαρύτητας των δύο Pioneer

Πηγή: FoxNews, 28 Μαρτίου 2007

Έχουν περάσει χρόνια από τότε που η NASA έλαβε τα τελευταία 'νέα' από τους δύο Pioneer, δεδομένου ότι και τα δύο σκάφη φεύγουν από τα όρια του ηλιακού συστήματος, αλλά οι επιστήμονες συζητούν ακόμα την πηγή μιας περίεργης δύναμης που είναι αντίθετη με την κίνηση των δύο διαστημικών σκαφών.

Το φαινόμενο αυτό οι επιστήμονες το έχουν ονομάσει Ανωμαλία των Pioneer, και οφείλεται σε μια ανεξήγητη δύναμη που αντιτίθεται στην κίνηση και των δύο σκαφών (τα επιβραδύνει), σπρώχνοντας τα προς τον ήλιο καθώς αυτά απομακρύνονται μακριά του. Το μέτρο της μεταβολής είναι τέτοιο που να ισούται με μια βαρυτική επίδραση 10 δισεκατομμύρια φορές πιο ασθενική από τη βαρυτική έλξη της Γης.

Και είναι άγνωστο αν αυτή η δύναμη προέρχεται από τα ίδια τα σκάφη ή από κάτι εξωτικό, όπως η σκοτεινή ύλη, ή από κάποια νέα κρυμμένη πτυχή της φυσικής ή μια νέα άποψη της βαρύτητας.

Εικόνα του σκάφους Pioneer 10 της NASA που ήδη βρίσκεται στις εσχατιές του ηλιακού συστήματος

Αλλά υπάρχουν πάρα πολλά δεδομένα από πρόσφατα ανακτημένα στοιχεία καθώς και της τηλεμετρίας, που ανάγονται σε δεκαετίες παρατηρήσεων και από τον Pioneer 10 και 11, που μπορούν να δώσουν την τελική απάντηση, είτε με τη συμβατική φυσική είτε με τη βοήθεια κάποιας νέας φυσικής, για την ανωμαλία στα δύο διαστημικά σκάφη.

Μια απάντηση θα μπορούσε σύντομα να προκύψει από τα νέα στοιχεία, μετά από ένα έτος ανάλυσης από μια διεθνή ομάδα ερευνητών.

"Θα επιθυμούσα να δω αυτήν την ιστορία να φθάνει στο τέλος της", λέει ο Slava Turyshev, αστροφυσικός στο Εργαστήριο Αεριοπροώθησης της NASA (JPL), που έχει στα τελευταία 14 χρόνια μελετήσει την ανωμαλία Pioneer.

"Έτσι, εάν αυτό οφείλεται σε φαινόμενα της συμβατικής φυσικής, τότε ωραία μπορούμε όλοι να πάμε στην δουλειά μας. Αλλά εάν είναι κάτι άλλο, μπορεί τότε να υπάρχει κι άλλη σελίδα."

Αυτός και μερικοί άλλοι συζήτησαν την παράξενη αστροφυσική που παρουσιάζεται στα σκάφη πρόσφατα, κατά τη διάρκεια της 7ης ετήσιας συζήτησης Asimov, στο Αμερικανικό Μουσείο της Φυσικής Ιστορίας. Η διεθνής ομάδα του Turyshev περιλαμβάνει ερευνητές από όλα τα 'στρατόπεδα' της εξήγησης της ανωμαλίας των Pioneer, με μερικούς να τείνουν προς μια συμβατική εξήγηση, ενώ άλλοι να έχουν μια τάση προς μια άγνωστη φυσική. Ακόμα, άλλοι ερευνητές έχουν τις δικές τους απόψεις.

"Εάν ήμουν παίκτης στοιχημάτων, πράγμα που δεν είμαι, θα στοιχημάτιζα ότι η ανωμαλία των Pioneer θα έχει μια συνηθισμένη εξήγηση, που είναι μέσα στη γνωστή φυσική", αναφέρει ο Irwin Shapiro, αστροφυσικός στο πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ ανεπηρέαστος με την έρευνα της Ανωμαλίας Pioneer, κατά τη διάρκεια της συζήτησης.

Ο Shapiro τόνισε ότι η ανωμαλία του Pioneer δεν οφείλεται σε νέα φυσική και ότι οι σημερινές μελέτες μπορούν να δώσουν μια συμβατική εξήγηση.

Παράξενα στοιχεία

Τα δύο σκάφη που προωθήθηκαν το 1972 και το 1973 βρίσκονται και δισεκατομμύρια μίλια από τη Γη, καθώς αυτά ξεφεύγουν από το ηλιακό σύστημα προς αντίθετες κατευθύνσεις.

Από τις 6 Φεβρουαρίου ο Pioneer 10 ήταν περίπου 92,12 αστρονομικές μονάδες (AU) από τον ήλιο και κατευθύνεται προς τον αστερισμό του Ταύρου. (Μία Au είναι η απόσταση μεταξύ της γης και του ήλιου, ή περίπου 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα).

Οι ερευνητές παρατήρησαν αρχικά την ανωμαλία Pioneer ως μια απόκλιση από την πορεία του, ενώ τα μικροκύματα που ανακλάστηκαν από κάθε σκάφος Pioneer έδειξαν σαν αυτό να κινείται μακρύτερα από τη Γη.

Βρήκαν επίσης μια απροσδόκητη διαφορά στη συχνότητα Doppler κάθε σκάφους, μολονότι είναι τόσο μικρή που οι προηγμένοι σταθεροποιητές πορείας, όπως και στο διαστημικό σκάφος Voyager της NASA που διευθύνεται επίσης έξω από το ηλιακό σύστημα, μπορεί να την είχαν αποπνίξει με τις δράση τους. Αλλά η ανωμαλία δεν είναι εμφανής καθαρά στο Voyager, που συνεχώς ρυθμίζεται ο προσανατολισμούς του σχετικά με τη Γη.

Το φαινόμενο Doppler είναι η μείωση ή η αύξηση του μήκους κύματος, σαν τον ήχο ενός αυτοκινήτου που αλλάζει ανάλογα με την ταχύτητα του ή ανάλογα με την φορά του.

"Είχαμε ένα μοντέλο και περιείχε όλα όσα θα μπορούσαν να επηρεάσουν το διαστημικό σκάφος έξω στο διαστρικό διάστημα, εκτός από αυτό," λέει ο John Anderson, ένας συνταξιούχος ερευνητής του JPL που ανακάλυψε αρχικά την ανωμαλία Pioneer. "Και το μόνο που έπρεπε να κάνουμε ήταν να προσθέσουμε μια σταθερή επιτάχυνση προς τον ήλιο."

Η απόκλιση που διαπιστώθηκε στα δύο Pioneer 10 και 11 ήταν ότι το κάθε ένα ήταν 400.000 χιλιόμετρα πιο κοντά στον ήλιο από όσο έπρεπε να είναι, σύμφωνα με την γνωστή άποψη της βαρύτητας.

Ο Ισαάκ Νεύτωνας περιέγραψε τη βαρύτητα ως μια δύναμη που μειώνεται με την απόσταση, ενώ τώρα τα δύο Pioneer επιταχύνονται μακριά από το ηλιακό σύστημα με περίπου 48.280 χιλιόμετρα την ώρα.

"Το διαστημικό σκάφος Pioneer πραγματοποίησε το πιο μεγάλο πείραμα βαρύτητας που έγινε μέχρι τώρα για να εξετάσει η ανθρωπότητα το νόμο του Νεύτωνα, και απέτυχε", λέει ο Turyshev. "Εάν θα βρούμε ότι η ανωμαλία οφείλεται στη θερμότητα ή σε μια πιο προωθημένη φυσική ή σε έναν συνδυασμό και των δύο, θα είναι ένα σημαντικό γεγονός."

Η ανακάλυψη μιας φυσικής πηγής για την απόκλιση όχι μόνο θα αποδείξει το δίκιο του Νεύτωνα, αλλά και θα επιτρέψει στους μηχανικούς να εξουδετερώσουν την ανωμαλία Pioneer στα μελλοντικά διαστημικά σκάφη, για να τα κάνουν σταθερότερα, προσθέτει ο Turyshev, το οποίο όπως είπε προσπαθεί να παραμείνει αμερόληπτος για την αιτία της ανωμαλίας.

Οι ερευνητές θέλουν να βρουν αν η θερμότητα από τα ηλεκτρονικά των δύο σκαφών Pioneer ή από τις δύο πηγές πυρηνικής ενέργειας γνωστές ως θερμικές γεννήτριες ραδιοϊσοτόπων (RTG), θα μπορούσαν να εκπέμψουν υπέρυθρα φωτόνια τα οποία κτυπώντας στο πιάτο της κεραίας του διαστημικού σκάφους, να προκαλέσουν ένα φαινόμενο ανάκρουσης του σκάφους, που ο Turyshev παρομοίασε με το φως του ήλιου που χτυπά ένα ηλιακό ιστίο.

Η ανάλυση και η μοντελοποίηση για τη θερμότητα που εκπέμπει ο Pioneer 10 από διάφορες πηγές, συμπεριλαμβανομένου και των RTG, διαπίστωσε ότι η θερμότητα φταίει για το 55% έως και το 75% της ανωμαλίας, λέει ο Gary Kinsella, επόπτης για τις θερμικές μηχανές και για τα RTG.

"Ενθαρρυνόμαστε πραγματικά από τα προκαταρκτικά αποτελέσματα και σκεφτόμαστε ότι είμαστε στη σωστή διαδρομή", είπε ο Kinsella κατά τη διάρκεια της συζήτησης.

Το ταξίδι των Πρωτοπόρων καθώς και του Voyanger στην άκρη του ηλιακού συστήματος

Ο ρόλος της μάζας του Γαλαξία

Ο Edward Belbruno, που ήταν κι αυτός στο JPL και ειδικός στη βαρυτική τροχιά στο πανεπιστήμιο Princeton, αλλά δεν ανήκει τώρα στην ομάδα έρευνας της ανωμαλίας, είπε ότι μια άλλη πιθανή εξήγηση για την ανωμαλία του Pioneer στηρίζεται στη μάζα του Γαλαξία μας, που όταν ληφθεί υπόψη δημιουργεί την ακριβή αλλαγή της επιτάχυνσης για τον Πρωτοπόρο 10, όπως αυτή που παρατηρήθηκε.

Κι ενώ διαπίστωσε ότι η τεχνική αυτή δεν δίνει μια συγκεκριμένη κατεύθυνση για την επιτάχυνση, μπορεί να δώσει ιδέες για εξήγηση της ανωμαλίας και φυσικά μας επιτρέπει να μελετήσουμε παραπέρα το φαινόμενο, προσθέτει ο Belbruno.

Ανακτημένα στοιχεία

Κατά τη διάρκεια της πρώτης τους ανάλυσης της ανωμαλίας του Pioneer, οι ερευνητές στηρίχθηκαν στα στοιχεία που πάρθηκαν από την αποστολή των 11.5 περίπου ετών  του Πρωτοπόρου 10, αν και είχαν περίπου 4 χρόνων για τον Πρωτοπόρο 11.

Μετά από μια εξαντλητική αναζήτηση που υποστηρίχτηκε από την Πλανητική Εταιρεία, ο Turyshev και η ομάδα του ανάκτησαν πλήρη σύνολα στοιχείων τηλεμετρίας και για τα δύο σκάφη Pioneer, καθώς επίσης και στοιχεία για περίπου 30 χρόνια ταξιδιού για τον Πρωτοπόρο 10 και είκοσι ετών για τον Πρωτοπόρο 11.

Συνολικά, συλλέχθηκαν σχεδόν 40 gigabytes στοιχείων για τις αποστολές Pioneer 10 και 11.

Ο Turyshev είναι βέβαιος ότι μόλις είναι έτοιμες οι πληροφορίες για ανάλυση, τότε η ανωμαλία θα φανερώσει νέα μυστικά.

Ο ίδιος παρακολουθεί επίσης στενά το σκάφος New Horizons της NASA, ο οποίος μπορεί μια ημέρα να παρουσιάσει σημάδια αυτής της ανωμαλίας, μόλις κατευθυνθεί έξω από την τροχιά του Πλούτωνα μετά από το 2015, αλλά μόνο εάν η μυστηριώδης δύναμη βρεθεί να έχει μια πραγματική επίδραση.

Και ο Turyshev τελειώνει: "Μόλις αναλυθεί αυτό το σύνολο των στοιχείων, τότε θα τα πούμε."