Kansainvälinen NASA: n ja yliopistojen tutkijoiden ryhmä on löytänyt ensimmäiset suorat todisteet siitä, että Maa vetää tilaa ja aikaa itsensä ympärille pyöriessään.
Tutkijoiden mielestä he ovat mitanneet vaikutuksen, joka ennustettiin ensin vuonna 1918 käyttämällä Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian teoriaa tarkkailemalla tarkkaan kahden maan päällä kiertävän lasersäteilysatelliitin kiertoradat. Tutkijat havaitsivat NASA-avaruusaluksen Laser Geodynamics Satellite I: n (LAGEOS I) ja NASA: n ja Italian avaruusjärjestön (ASI) yhteisen avaruusaluksen LAGEOS II kiertoradat.
Nature-lehdessä ilmoitettu tutkimus on ensimmäinen tarkka mittaus omituisesta vaikutuksesta, joka ennustaa pyörivän massan vetävän tilaa sen ympärille. Lense-Thirring -tehoste tunnetaan myös kehyksen vetäjänä.
Ryhmää johtivat tohtori Ignazio Ciufolini Leccen yliopistosta Italiasta ja tohtori Erricos C. Pavlis maapallon järjestelmäteknologian yhteiskeskuksesta, joka on tutkimusyhteistyö NASA: n Goddard-avaruuslentokeskuksen, Greenbeltin, MD, ja Marylandin yliopisto, Baltimore County.
"Yleinen suhteellisuusteoria ennustaa, että massiivisten pyörivien esineiden pitäisi vetää avaruus-aikaa itsensä ympäri, kun ne pyörivät", Pavlis sanoi. ”Kehyksen vetäminen on kuin mitä tapahtuu, jos keilapallo pyörii paksussa nesteessä, kuten melassissa. Kun pallo pyörii, se vetää melassin itsensä ympärille. Kaikki melassiin jumittunut liikkuu myös pallon läpi. Samoin, kun maapallo pyörii, se vetää avaruus-aikaa läheisyydessä itsensä ympärille. Tämä siirtää satelliittien kiertoratoja maan lähellä. " Tutkimus on jatkoa aiemmalle työlle vuonna 1998, jolloin kirjoittajien ryhmä ilmoitti vaikutuksen ensimmäisestä suorasta havaitsemisesta.
Aikaisempi mittaus oli paljon vähemmän tarkka kuin nykyinen työ johtuen tuolloin käytettävissä olevan gravitaatiomallin epätarkkuuksista. NASAn GRACE-operaation tiedot mahdollistivat uusien mallien tarkkuuden huomattavan parantamisen, mikä teki tämän uuden tuloksen mahdolliseksi.
"Havaitsimme, että LAGEOS I: n ja II: n kiertoratojen tasoa siirrettiin noin kuusi jalkaa (kaksi metriä) vuodessa maan pyörimissuunnan suuntaan", Pavlis kertoi. ”Mittauksemme on 99 prosenttia yhtä mieltä siitä, mitä yleinen suhteellisuusteoria ennustaa, mikä on plus- tai miinus viiden prosentin virhemarginaalin sisällä. Vaikka gravitaatiomallin virheet olisivatkin kaksi tai kolme kertaa virallisesti noteeratut arvot, mittauksemme on silti tarkkuudella 10 prosenttia tai parempi. " Vuonna 2004 lanseeratun NASA-avaruusaluksen Gravity Probe B: n tulevien mittausten pitäisi vähentää tämä virhemarginaali alle prosenttiin. Tämä lupaa kertoa tutkijoille paljon enemmän mukana olevasta fysiikasta.
Ciufolinin joukkue, joka käytti LAGEOS-satelliitteja, havaitsi aiemmin Lense-Thirring -tehosteen. Sitä on äskettäin havaittu kaukaisten taivaankappaleiden, joissa on voimakkaita painovoimakenttiä, kuten mustien reikien ja neutronitähteiden, ympärillä. Uusi Maapallon ympärillä tehty tutkimus on ensimmäinen suora ja tarkka mittaus tästä ilmiöstä 5-10 prosentin tasolla. Ryhmä analysoi 11 vuoden ajanjakson lasermittausdatoja LAGEOS-satelliiteilta vuosilta 1993-2003, käyttäen Ciufolinin kymmenen vuotta sitten suunnittelemaa menetelmää.
Mittauksissa vaadittiin erittäin tarkan maapallon gravitaatiokentän mallin, nimeltään EIGEN-GRACE02S, käyttöä, joka tuli saataville vasta äskettäin, perustuen GRACE-tietojen analyysiin. Malli on kehitetty GeoForschungs Zentrum Potsdamissa, Saksassa, ryhmä, joka on GRACE-tehtävän päätutkija yhdessä Austinin Teksasin yliopiston avarustutkimuskeskuksen kanssa.
Vuonna 1992 lanseerattu LAGEOS II ja sen edeltäjä LAGEOS I, joka lanseerattiin vuonna 1976, ovat passiivisia satelliitteja, jotka on omistettu yksinomaan lasersäteilylle. Prosessi edellyttää laserimpulssien lähettämistä satelliittiin maan asemasta asemilta ja sitten edestakaisen matka-ajan tallentaminen. Kun otetaan huomioon valonopeuden tunnettu arvo, tämä mittaus antaa tutkijoille mahdollisuuden määrittää tarkasti maapallon lasermittausasemien ja satelliitin väliset etäisyydet.
NASA ja Stanfordin yliopisto, Kalifornia, Palo Alto, kehittivät gravitaatiokoettimen B. Se tarkistaa tarkasti pienten muutosten suunnassa neljässä gyroskoopissa, jotka sijaitsevat 400 mailia kiertävällä maan satelliitilla suoraan napojen yläpuolella. Kokeessa testataan kahta Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian teoriaa koskevaa teoriaa, mukaan lukien Lense-Thirring -tehoste. Näillä vaikutuksilla, vaikka ne ovat maapallolle pieniä, on kauaskantoisia vaikutuksia aineen luonteeseen ja maailmankaikkeuden rakenteeseen.
Alkuperäinen lähde: NASA: n lehdistötiedote
