En kraft å regne med


En av de mest fascinerende mysteriene i fysikken er "Pioneer-anomali", som senker to romskip med en ukjent kraft. NASA lanserte Pioneer 10 og 11 i henholdsvis 1972 og 1973, og båten returnerte fantastiske bilder av Jupiter og Saturn. Men da begge romskip fortsatte sine reiser med hastigheter på rundt 27.0

En av de mest fascinerende mysteriene i fysikken er "Pioneer-anomali", som senker to romskip med en ukjent kraft. NASA lanserte Pioneer 10 og 11 i henholdsvis 1972 og 1973, og båten returnerte fantastiske bilder av Jupiter og Saturn. Men da begge romskip fortsatte sine reiser med hastigheter på rundt 27.000 miles i timen, oppdaget astronom John Anderson fra Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, California, uregelmessigheter i telemetri data fra så langt tilbake som 1980. Med fortsatt analyse fastslått forskerne at romfartøyet hadde senket seg med konstant hastighet: hvert år falt de 8000 miles kort av sine beregnede posisjoner. Den merkelige oppførelsen utløste flere teorier, men mangelen på data gjorde at ideene var vanskelige. Nå kan et forslag om å analysere telemetri fra de tidlige årene bokstavelig talt peke mot riktig forklaring.

Den mest åpenbare teorien var at noe på romfartøyet selv skapte en bremsekraft - kanskje lekkasje av gass eller varmestråling. I løpet av årene så forskerne i økende grad denne hypotesen som mindre sannsynlig, og noen fysikere begynte å utforske mulige feil i Newtons lover og relativitet. Andre foreslo at det mørke saken var skyldige: det kan utøve en gravitasjons- eller dragkraft. En tredje teori omfatter ideen om at en liten akselerasjon eksisterer i lysets hastighet, noe som kan resultere i utseendet at probene senker ned: Hvis lyset beveger seg raskere, kommer telemetrisignaler raskere, og båten ser ut til å være nærmere.

Anderson og teoretiker Michael M. Nieto fra Los Alamos nasjonale laboratorium har foreslått en måte å filtrere ideene på, og noterer det interessante faktum at retningen av den uregelmessige kraften ville være forskjellig for hver teori. Hvis kraften peker mot solen, bør det være en gravitasjonseffekt. Hvis det peker mot jorden, bør det være en anomali knyttet til lysets hastighet. Hvis den peker i bevegelsesretningen, bør den være en dragkraft eller en modifisering av treghet. Og til slutt, hvis den peker langs sondens spinnakse, bør den indikere en kraft som oppstår av båten.

Men å bestemme kraftens retning betyr å studere telemetri når Pioneer-båten var nærmere enn 20 astronomiske enheter (1 AU er lik avstanden mellom jord og sol). Innenfor denne avstanden, til Uranus omløp, er vinklene mellom solen, jorden og håndverket bevegelser tilstrekkelig store. Hittil har forskere for det meste analysert telemetri som dekker avstanden over 20 AU (til 70 AU så langt - Pioneer 10s siste nyttige overføring skjedde på 80 AU i 2002). Eksperter hadde ikke plaget seg til å studere nærmere inn data i detalj fordi de trodde at solstrålingstrykket og de mange flymanøvringene ville gjøre det vanskelig å måle anomali.

Nieto og Anderson insisterer på at det bør være mulig å korrigere for disse faktorene og bestemme retningen for den uregelmessige kraften, spesielt i Pioneer 11s bane mellom Jupiter og Saturn. På det tidspunkt reiste det i praktisk talt en rett vinkling mot retningen av solen og jorden, slik at noen kraft mot solen eller jorden vil bli lagt merke til ved en sverdforskyvning av sonden. Og grove målinger ser ut til å vise at anomali eksisterte tilbake til 10 AU, sier Nieto. Telemetrien for Pioneer-oppdragets første del er tilgjengelig, så analysen "er en relativt billig ting å gjøre, og i det minste vil det gi oss mer informasjon og kanskje en indikasjon, " sier han.

Spesielt hvis den mystiske kraften peker mot solen, kan forklaringen være en avvik fra nytonsk dynamikk - betegnet modtonisk dynamikk, eller MOND - en ide som ble opprinnelig foreslått for å forklare hvorfor roterende galakser ikke flyr fra hverandre. Mørk materie kan endre tyngdekraften, men som et alternativ, Mordehai Milgrom fra Weizmann Institute of Science i Rehovot, Israel, foreslår en ekstra tyngdekraft som skal vises over store avstander. I alle fall har MOND blitt en av de mest populære tilnærmingene til å løse problemet med anomali. Jacob D. Bekenstein fra den hebraiske universitetet i Jerusalem brukte en relativistisk teori om MOND til solsystemet og fant at Pioneer-anomaliet "er av stor betydning" for å falle innenfor MOND.

OM AUTOREN (S)

Alexander Hellemans skriver om fysikk fra Napoli, Italia.

Siste nytt

Hva betyr Trumps nye "åpne sinn" på klimatakkordet?Den overraskende opprinnelsen til evolusjonær kompleksitet"Star Wars" Planeter Migrere inn i posisjon rundt StellarUniversets kuleste lab satt til Open Quantum WorldØkofriendly Tolls ?: Congestion Pricing Fremmer Mass TransitEvolusjon og klimavitenskap gjør graden i statlige utdanningsstandarderDen afrikanske grønne revolusjonen (utvidet versjon)99 Prosent Chance 2016 blir det heteste året på posten