Μια διεθνής ομάδα ερευνητών της NASA και πανεπιστημίων βρήκε τα πρώτα άμεσα στοιχεία που η Γη σέρνει χώρο και χρόνο γύρω της καθώς περιστρέφεται.
Οι ερευνητές πιστεύουν ότι έχουν μετρήσει το αποτέλεσμα, το οποίο προέβλεπε για πρώτη φορά το 1918 χρησιμοποιώντας τη θεωρία γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν, παρατηρώντας με ακρίβεια μεταβολές στις τροχιές δύο δορυφόρων που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη Γη. Οι ερευνητές παρατήρησαν τις τροχιές του Laser Geodynamics Satellite I (LAGEOS I), ενός διαστημικού σκάφους της NASA και του LAGEOS II, ενός κοινού διαστημικού σκάφους της NASA / Italian Space Agency (ASI).
Η έρευνα, που αναφέρεται στο περιοδικό Nature, είναι η πρώτη ακριβής μέτρηση ενός παράξενου φαινομένου που προβλέπει ότι μια περιστρεφόμενη μάζα θα σύρει χώρο γύρω από αυτήν. Το Lense-Thirring Effect είναι επίσης γνωστό ως σύρσιμο πλαισίου.
Η ομάδα διευθύνθηκε από τον Δρ. Ignazio Ciufolini του Πανεπιστημίου του Λέτσε της Ιταλίας και τον Δρ. Erricos C. Pavlis του Κοινού Κέντρου για την Τεχνολογία του Συστήματος Γης, μια ερευνητική συνεργασία μεταξύ του Κέντρου Διαστημικής Πτήσης Goddard της NASA, Greenbelt, Md. Πανεπιστήμιο της Μέριλαντ Βαλτιμόρη.
«Η γενική σχετικότητα προβλέπει ότι τα τεράστια περιστρεφόμενα αντικείμενα πρέπει να σέρνουν τον χωροχρόνο γύρω τους καθώς περιστρέφονται», δήλωσε ο Παύλης. «Η μεταφορά σκελετού είναι σαν αυτό που συμβαίνει εάν μια μπάλα μπόουλινγκ περιστρέφεται σε ένα παχύ υγρό όπως η μελάσα. Καθώς η μπάλα περιστρέφεται, τραβάει τη μελάσα γύρω της. Οτιδήποτε κολλήσει στη μελάσα θα κινείται επίσης γύρω από την μπάλα. Παρομοίως, καθώς η Γη περιστρέφεται, τραβά τον χωροχρόνο γύρω από τον εαυτό της. Αυτό θα μετατοπίσει τις τροχιές των δορυφόρων κοντά στη Γη. " Η μελέτη αποτελεί συνέχεια προηγούμενων εργασιών το 1998, όπου η ομάδα των συγγραφέων ανέφερε την πρώτη άμεση ανίχνευση του αποτελέσματος.
Η προηγούμενη μέτρηση ήταν πολύ λιγότερο ακριβής από την τρέχουσα εργασία, λόγω ανακριβειών στο βαρυτικό μοντέλο που ήταν διαθέσιμο τότε. Τα δεδομένα από την αποστολή GRACE της NASA επέτρεψαν μια τεράστια βελτίωση στην ακρίβεια των νέων μοντέλων, τα οποία κατέστησαν δυνατή αυτή τη νέα επιτυχία.
«Βρήκαμε ότι το επίπεδο των τροχιών των ΛΑΓΕΩΣ Ι και ΙΙ μετατοπίστηκε περίπου έξι πόδια (δύο μέτρα) ετησίως προς την κατεύθυνση της περιστροφής της Γης», δήλωσε ο Παύλης. «Η μέτρησή μας συμφωνεί 99 τοις εκατό με αυτό που προβλέπεται από τη γενική σχετικότητα, το οποίο βρίσκεται εντός του περιθωρίου σφάλματος συν ή μείον πέντε τοις εκατό. Ακόμα κι αν τα σφάλματα βαρυτικού μοντέλου απενεργοποιηθούν κατά δύο ή τρεις φορές τις τιμές που αναφέρονται επίσημα, η μέτρησή μας εξακολουθεί να είναι ακριβής έως 10 τοις εκατό ή καλύτερη. " Οι μελλοντικές μετρήσεις από το Gravity Probe B, ένα διαστημικό σκάφος της NASA που ξεκίνησε το 2004, θα πρέπει να μειώσουν αυτό το περιθώριο σφάλματος σε λιγότερο από ένα τοις εκατό. Αυτό υπόσχεται να πει στους ερευνητές πολύ περισσότερα για τη φυσική που εμπλέκεται.
Η ομάδα της Ciufolini, χρησιμοποιώντας τους δορυφόρους LAGEOS, παρατήρησε προηγουμένως το φαινόμενο Lense-Thirring. Πρόσφατα παρατηρήθηκε γύρω από μακρινά ουράνια αντικείμενα με έντονα βαρυτικά πεδία, όπως μαύρες τρύπες και αστέρια νετρονίων. Η νέα έρευνα γύρω από τη Γη είναι η πρώτη άμεση, ακριβής μέτρηση αυτού του φαινομένου σε επίπεδο πέντε έως 10 τοις εκατό. Η ομάδα ανέλυσε μια περίοδο 11 ετών λέιζερ δεδομένων από τους δορυφόρους LAGEOS από το 1993 έως το 2003, χρησιμοποιώντας μια μέθοδο που επινόησε η Ciufolini πριν από μια δεκαετία.
Οι μετρήσεις απαιτούσαν τη χρήση ενός εξαιρετικά ακριβούς μοντέλου του βαρυτικού πεδίου της Γης, που ονομάζεται EIGEN-GRACE02S, το οποίο έγινε διαθέσιμο μόλις πρόσφατα, με βάση μια ανάλυση δεδομένων GRACE. Το μοντέλο αναπτύχθηκε στο GeoForschungs Zentrum Potsdam, Γερμανία, από μια ομάδα που είναι συν-κύριοι ερευνητές της αποστολής GRACE μαζί με το Κέντρο Διαστημικής Έρευνας του Πανεπιστημίου του Τέξας στο Ώστιν.
Το LAGEOS II, που κυκλοφόρησε το 1992, και ο προκάτοχός του, το LAGEOS I, που κυκλοφόρησε το 1976, είναι παθητικοί δορυφόροι αποκλειστικά για λέιζερ. Η διαδικασία συνεπάγεται την αποστολή παλμών λέιζερ στον δορυφόρο από διάφορους σταθμούς στη Γη και στη συνέχεια καταγραφή του χρόνου ταξιδιού μετ 'επιστροφής. Δεδομένης της γνωστής τιμής για την ταχύτητα του φωτός, αυτή η μέτρηση επιτρέπει στους επιστήμονες να προσδιορίσουν με ακρίβεια τις αποστάσεις μεταξύ των σταθμών που κυμαίνονται με λέιζερ στη Γη και του δορυφόρου.
Η NASA και το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ, Πάλο Άλτο, Καλιφόρνια ανέπτυξαν το Gravity Probe B. Θα ελέγξει με ακρίβεια μικροσκοπικές αλλαγές στην κατεύθυνση περιστροφής τεσσάρων γυροσκοπίων που περιέχονται σε έναν δορυφόρο της Γης σε τροχιά γύρω από 400 μίλια πάνω από τους πόλους. Το πείραμα θα δοκιμάσει δύο θεωρίες που σχετίζονται με τη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν, συμπεριλαμβανομένου του φαινομένου Lense-Thirring. Αυτά τα αποτελέσματα, αν και μικρά για τη Γη, έχουν εκτεταμένες συνέπειες για τη φύση της ύλης και τη δομή του σύμπαντος.
Αρχική πηγή: Δελτίο Τύπου της NASA
