Η διαστημοσυσκευή για τον έλεγχο της βαρύτητας μέτρησε το κοίλωμα που προκαλεί η Γη στον χωροχρόνο

Πηγή: NewScientist, 16 Απριλίου 2007

Μια αποστολή της NASA που σχεδιαζόταν επί 40 χρόνια μέχρι να γίνει, μέτρησε τελικά πόσο κοίλωμα προκαλεί η Γη στον ιστό του χωροχρόνου.

Το πρώτο αποτέλεσμα από το δορυφόρο Gravity Probe B επιβεβαιώνει μια πρόβλεψη της γενικής θεωρίας της σχετικότητας Einstein με μια ακρίβεια καλύτερη από 1%. "Για πρώτη φορά, έχουμε δει ένα από τα αποτελέσματα της θεωρίας του Einstein άμεσα", λέει ο ηγέτης της αποστολής  Francis Everitt του πανεπιστημίου του Στάνφορντ στην Καλιφόρνια.

Ο δορυφόρος που πέταξε τον Απρίλιο του 2004, χρησιμοποίησε τέσσερα γυροσκόπια πολύ καλής ακρίβειας για να μετρήσει δύο φαινόμενα που προβλέφθηκαν από τη θεωρία της γενικής σχετικότητας.

Το Gravity Probe B μέτρησε δύο φαινόμενα που προβλέφθηκαν από τη γενική θεωρία της σχετικότητας. Η γεωδαιτική επίδραση λέει ότι η μάζα της Γης στρεβλώνει την τοπική ώρα και το χώρο όπως το βάρος μιας σφαίρας του μπόουλινγκ που τοποθετείται πάνω σε ένα λαστιχένιο φύλλο και θα βαθούλωνε το φύλλο. Το δεύτερο φαινόμενο, ο στροβιλισμός του χωρόχρονου λόγω περιστροφής της Γης, προϋποθέτει ότι η περιστρεφόμενη γη σέρνει το χρόνο και το χώρο γύρω της, όπως το σώμα μιας στρεφόμενης χορεύτριας αναγκάζει τη φούστα της να στροβιλίζεται

Το ένα, που ονομάζεται γεωδαιτικό φαινόμενο, προβλέπει ότι η γήινη μάζα αφήνει ένα κοίλωμα στον χωροχρόνο, που θα πρέπει να προκαλεί μια κλίση σε κάθε γυροσκόπιο κατά 0.0018 μοίρες, ή 6.606 δευτερόλεπτα, κατά τη διάρκεια ενός έτους. Ένα δεύτερο, ακόμα πιο λεπτό φαινόμενο, που λέγεται στροβιλισμός του χωροχρόνου λόγω περιστροφής της Γης, προβλέπει πόσο σέρνει η γήινη περιστροφή τον χωροχρόνο μαζί της γύρω από αυτήν (κατά 0.039 δευτερόλεπτα ή 0.000011 μοίρες)

Προηγουμένως, οι αστρονόμοι είχαν μετρήσει και τα δύο φαινόμενα πυροδοτώντας ακτίνες λέιζερ πάνω στα κάτοπτρα που έμειναν στο φεγγάρι από τους τελευταίους αστροναύτες του Απόλλων. "Η τροχιά του φεγγαριού δρα σαν ένα γυροσκόπιο", λέει ο Clifford, ένας ειδικός στη γενική σχετικότητα στο πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον στο Σαιντ Λούις του Μισσούρι. "Αλλά η σεληνιακή έκταση δίνει έμμεσες μόνο μετρήσεις. Ο δορυφόρος Gravity Probe B δίνει άμεσες μετρήσεις που είναι μοναδικές και νέες."

Τώρα, η επιστημονική ομάδα του διαστημικού σκάφους έχει υποβάλει προς δημοσίευση μια μέτρηση του γεωδαιτικού φαινομένου που βρίσκεται εντός του ορίου που προβλέπεται από τον Einstein, αλλά δεν είναι ακόμα τόσο ακριβής όσο τα σεληνιακά πειράματα με λέιζερ.

Στοιχεία των αποτελεσμάτων του στροβιλισμού του χωρόχρονου λόγω περιστροφής της Γης

"Τα αποτελέσματα δεν είναι ό,τι θα περίμεναν οι επιστήμονες για αυτή τη φάση", αναγνωρίζει ο Bill Bencze που είναι διευθυντής του προγράμματος για την αποστολή. Αυτός οφείλεται εν μέρει σε μια σειρά ηλιακών εκλάμψεων τον Μάρτιο του 2005 που διέκοψαν τις δορυφορικές παρατηρήσεις και θα περιορίσουν την τελική ακρίβεια του πειράματος.

Εντούτοις, η μεγαλύτερη πρόκληση για την ομάδα της αποστολής είναι να διορθώσει μερικές απροσδόκητες ροπές στα γυροσκόπια, που αλλάζουν τον προσανατολισμό τους και μπορούν να μιμηθούν τα σχετικιστικά αποτελέσματα. Ο Bencze είναι βέβαιος ότι μέχρι το Δεκέμβριο η ομάδα του θα καταλάβει αυτά τα αποτελέσματα αρκετά καλά ώστε να βελτιώσει την ακρίβεια της μέτρησής τους κατά έναν παράγοντα 20, επιτυγχάνοντας τελικά μια ακρίβεια καλύτερα από 0.01%.

Μέχρι τώρα, λέει ο Everitt ότι η ομάδα του έχει δει "αναλαμπές" του δεύτερου φαινομένου αλλά δεν είναι ακόμα σε θέση να αναφέρει έναν αριθμό για το φαινόμενο. Ελπίζουν να το κάνουν αυτόν το Δεκέμβριο, επίσης. "Ο στροβιλισμού του χωρόχρονου λόγω περιστροφής της Γης είναι ο κύριος στόχος", λέει. "Το ζήτημα είναι: Τι θα επιτύχει το GP-B στο τέλος της αποστολής;"

Οι προβλέψεις της γενικής σχετικότητας βρίσκονται μέσα στην ακρίβεια του δορυφόρου, αν και αυτή μπορεί να αλλάξει καθώς η ομάδα αναγγέλλει πολύ ακριβέστερα αποτελέσματα.

"Δεν γίνεται διαπραγμάτευση ότι η γενική σχετικότητα είναι ασφαλής", λέει ο Bencze, που επισημαίνει ότι η ομάδα θα κάνει ακόμα καλύτερες μετρήσεις, κι όχι να επιβεβαιωθεί η γενική σχετικότητα.

"Εάν ο Αϊνστάιν είχε δίκιο, τότε είναι καλό για αυτόν", λέει ο Bencze. "Εάν όχι, πάρα πολύ κακό."

Τα αποτελέσματα παρουσιάστηκαν σε μια συνεδρίαση της Αμερικανικής Ένωσης Φυσικών στο Τζάκσονβιλ.