Cercetătorii de la NASA au anunțat, într-un studiu recent, că lucrează la dezvoltarea unei tehnologii care poate face ca navele spațiale să strabată Universul într-un mod demn de filmele SF. Cercetarea se referă la efectul de lentilă gravitațională, un fenomen prin care câmpurile gravitaționale modifică curbura spațiu-timpului din jurul lor. Acest efect a fost inițial prezis de Einstein în 1916 și a fost folosit de Arthur Eddington în 1919 pentru a confirma teoria generală a relativității (RG).
Cercetătoriii de la NASA experimentează modul în care navele spațiale ar putea căuta dovezi ale existenței unei fizici suplimentare în sistemul nostru solar.
Această căutare, susțin ei, ar fi ajutată de navele spațiale care zboară într-o formație tetraedrică și care utilizează interferometre. O astfel de misiune ar putea ajuta la rezolvarea unui mister cosmologic care a scăpat oamenilor de știință timp de mai bine de jumătate de secol.
Propunerea este opera lui Slava G. Turyshev, profesor asociat de fizică și astronomie la Universitatea California Los Angeles (UCLA) și cercetător științific la Jet Propulsion Laboratory al NASA.
Acestuia i s-au alăturat Sheng-wey Chiow, fizician experimental la NASA JPL, și Nan Yu, profesor asociat la Universitatea din Carolina de Sud și cercetător științific principal la NASA JPL.
Cercetările lor au fost publicate recent online și acceptate pentru publicare în Physical Review D.
Lentila gravitațională ar revoluționa astronomia
Turyshev și colegii săi au explorat modul în care o misiune către lentila gravitațională solară (SGL) a Soarelui ar putea revoluționa astronomia.
Documentul conceptual a primit un grant de fază III în 2020 din partea programului NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC). Într-un studiu anterior, el și astronomul SETI Claudio Maccone au analizat, de asemenea, modul în care civilizațiile avansate ar putea folosi SGL pentru a transmite energie de la un sistem solar la altul.
Pe scurt, lentila gravitațională este un fenomen prin care câmpurile gravitaționale modifică curbura spațiu-timpului din jurul lor.
Acest efect a fost inițial prezis de Einstein în 1916 și a fost folosit de Arthur Eddington în 1919 pentru a confirma teoria generală a relativității (RG).
Cu toate acestea, între anii 1960 și 1990, observațiile privind curbele de rotație ale galaxiilor și expansiunea Universului au condus la noi teorii despre natura gravitației la scări cosmice mai mari.
Pe de o parte, oamenii de știință au postulat existența materiei întunecate și a energiei întunecate pentru a-și reconcilia observațiile cu RG.
Pe de altă parte, oamenii de știință au propus teorii alternative ale gravitației (cum ar fi dinamica newtoniană modificată (MOND), gravitația modificată (MOG) etc.). Între timp, alții au sugerat că în cosmos ar putea exista o fizică suplimentară de care nu suntem încă conștienți.
Pentru cel mai recent studiu al lor, Turyshev și colegii săi au investigat modul în care o serie de nave spațiale care zboară într-o formație tetraedrică ar putea sonda câmpul gravitațional al Soarelui.
Aceste investigații, spune Turyshev, ar căuta abateri de la predicțiile relativității generale la scara sistemului solar, ceea ce nu a fost posibil până acum:
„Se presupune că aceste abateri se manifestă sub forma unor elemente non-zero în tensorul gradientului gravitațional (GGT), care este fundamental similar cu o soluție a ecuației Poisson.
Din cauza naturii lor minuscule, detectarea acestor anomalii necesită o precizie mult peste capacitățile actuale – cu cel puțin cinci ordine de mărime. La un astfel de nivel crescut de precizie, multe efecte bine cunoscute vor introduce un zgomot semnificativ.
Strategia constă în efectuarea de măsurători diferențiale pentru a anula efectele forțelor cunoscute, dezvăluind astfel contribuțiile subtile, dar nu egale cu zero, la GGT”.
O misiune demnă de filmele SF
Misiunea, spune Turyshev, va utiliza tehnici de măsurare locală bazate pe o serie de interferometre. Printre acestea se numără laser ranging interferometric, o tehnică demonstrată de misiunea Gravity Recovery and Climate Experiment Follow-On (GRACE-FO), o pereche de nave spațiale care utilizează laser ranging pentru a urmări oceanele, ghețarii, râurile și apele de suprafață ale Pământului.
Aceeași tehnică va fi utilizată și pentru a studia undele gravitaționale cu ajutorul Antenei spațiale de interferometrie laser (LISA), propusă în spațiu.
Nava spațială va fi, de asemenea, echipată cu interferometre atomice, care utilizează caracterul ondulatoriu al atomilor pentru a măsura diferența de fază dintre undele materiei atomice de-a lungul unor traiectorii diferite. Această tehnică va permite navei spațiale să detecteze prezența zgomotelor negravitaționale (activitatea propulsoarelor, presiunea radiațiilor solare, forțele de recul termic etc.) și să le anuleze la gradul necesar.
Între timp, zborul într-o formație tetraedrică va optimiza capacitatea navelor spațiale de a compara măsurătorile.
O imagine NASA face furori pe internet. Este ,,mâna cosmică” a lui Dumnezeu?
