Orbitująca wokół Ziemi sonda NASA potwierdziła dwa kluczowe przewidywania ogólnej teorii względności Alberta Einsteina, która opisuje, jak grawitacja powoduje, że masy wypaczają czasoprzestrzeń wokół nich.
Misja Gravity Probe B została wystrzelona w 2004 roku, aby zbadać dwa aspekty teorii Einsteina o grawitacji: efekt geodezyjny, lub wypaczenie przestrzeni i czasu wokół ciała grawitacyjnego; oraz przeciąganie ramki, które opisuje ilość przestrzeni i czasu, które wirujące obiekty ciągną ze sobą, gdy się obracają.
„Wyobraź sobie Ziemię, jakby była zanurzona w miodzie,” fizyk z Uniwersytetu Stanforda Francis Everitt, główny badacz Gravity Probe B, powiedział w oświadczeniu. „Gdy planeta się obraca, miód wokół niej wiruje, tak samo jest z przestrzenią i czasem. GP-B potwierdziła dwa z najgłębszych przewidywań wszechświata Einsteina, mając daleko idące implikacje w całych badaniach astrofizycznych.”
Gravity Probe B użyła czterech ultraprecyzyjnych żyroskopów do pomiaru dwóch hipotez grawitacyjnych. Sonda potwierdziła oba efekty z bezprecedensową precyzją, kierując swoje instrumenty na pojedynczą gwiazdę zwaną IM Pegasi.
Gdyby grawitacja nie miała wpływu na przestrzeń i czas, żyroskopy sondy zawsze wskazywałyby w tym samym kierunku, gdy znajdowała się ona na orbicie polarnej wokół Ziemi. Jednak żyroskopy doświadczyły niewielkich, ale wymiernych zmian w kierunku ich obrotu, podczas gdy ziemska grawitacja ciągnęła je, potwierdzając w ten sposób teorie Einsteina.
„Wyniki misji będą miały długoterminowy wpływ na pracę fizyków teoretycznych”, powiedział Bill Danchi, starszy astrofizyk i naukowiec programowy w centrali NASA w Waszyngtonie. „Każde przyszłe wyzwanie dla teorii ogólnej względności Einsteina będzie musiało szukać bardziej precyzyjnych pomiarów niż ta niezwykła praca, którą wykonał GP-B”.
A long time coming
Te wyniki kończą jeden z najdłużej trwających projektów w historii NASA. Agencja kosmiczna zaangażowała się w rozwój eksperymentu żyroskopu relatywistycznego w 1963 roku.
Dziesiątki lat badań i testów doprowadziły do przełomowych technologii kontroli zakłóceń środowiskowych, które mogłyby wpłynąć na statek kosmiczny, takich jak opór aerodynamiczny, pola magnetyczne i zmiany termiczne. Co więcej, tracker gwiazd i żyroskopy były najbardziej precyzyjnymi, jakie kiedykolwiek zaprojektowano i wyprodukowano.
Projekt Gravity Probe B doprowadził do postępu w technologiach GPS, które pomagają prowadzić samoloty do lądowania. Dodatkowe innowacje zostały zastosowane w misji NASA Cosmic Background Explorer, która dokładnie określiła promieniowanie tła wszechświata pozostałe po krótkim czasie od wielkiego wybuchu.
Bezoporowa koncepcja satelity zapoczątkowana przez Sondę Grawitacyjną B umożliwiła wiele satelitów obserwujących Ziemię, w tym Eksperyment Grawitacyjny i Klimatyczny NASA. Satelity te zapewniają najbardziej precyzyjne pomiary kształtu Ziemi, które są krytyczne dla nawigacji na lądzie i morzu oraz zrozumienia związku między cyrkulacją oceaniczną a wzorcami klimatycznymi.
Szeroki zasięg Gravity Probe B
Misja Gravity Probe B działała również jako poligon szkoleniowy dla studentów w całych Stanach Zjednoczonych, od kandydatów do doktoratów i stopni magisterskich po studentów i uczniów szkół średnich. W rzeczywistości jedna z uczennic, która pracowała przy misji, została pierwszą kobietą astronautką w kosmosie, Sally Ride.
„GP-B dodaje do bazy wiedzy na temat względności na ważne sposoby, a jego pozytywny wpływ będzie odczuwalny w karierach studentów, których edukacja została wzbogacona przez ten projekt”, powiedział Ed Weiler, zastępca administratora dla dyrekcji misji naukowych w siedzibie NASA.
Gravity Probe B zakończyła zbieranie danych i została wycofana z eksploatacji w grudniu 2010 roku. Wyniki badań sondy zostały opublikowane online w czasopiśmie Physical Review Letters.
Śledź SPACE.com, aby uzyskać najnowsze informacje na temat nauki i eksploracji kosmosu na Twitterze @Spacedotcom i na Facebooku.
- 6 Weird Facts About Gravity
- Top 10 Strangest Things in Space
- Twisted Physics: 7 Mind-Blowing Findings
.