Naukowcy potwierdzili dwie prognozy ogólnej teorii względności Alberta Einsteina, podsumowując jeden z najdłużej realizowanych projektów NASA. Pierwszym z nich jest efekt geodezyjny lub wypaczenie przestrzeni i czasu wokół ciała grawitacyjnego. Drugim jest przeciąganie klatek, czyli ilość, w jakiej obracający się obiekt przyciąga przestrzeń i czas, gdy się obraca.
Sonda grawitacyjna B określiła oba efekty z niespotykaną precyzją, wskazując na jedną gwiazdę, IM Pegasi, podczas gdy na orbicie polarnej wokół Ziemi. Gdyby grawitacja nie wpływała na przestrzeń i czas, żyroskopy GP-B wskazywałyby zawsze w tym samym kierunku na orbicie. Ale w potwierdzeniu teorii Einsteina żyroskopy doświadczyły mierzalnych, drobnych zmian w kierunku obrotu, podczas gdy grawitacja Ziemi przyciągała ich.
Projekt trwa od 52 lat.
Odkrycia są dostępne w Internecie w czasopiśmie Physical Review Letters.
„Wyobraźcie sobie Ziemię, jakby była zanurzona w miodzie” - powiedział Francis Everitt, główny badacz Gravity Probe-B na Uniwersytecie Stanforda. „Gdy planeta się obraca, miód wokół niej wirowałby, podobnie jest z przestrzenią i czasem”, „GP-B potwierdziła dwie z najgłębszych prognoz wszechświata Einsteina, mające daleko idące konsekwencje dla badań astrofizyki. Podobnie dekady innowacji technologicznych stojących za misją będą miały trwałe dziedzictwo na Ziemi i w przestrzeni kosmicznej. ”
NASA rozpoczęła prace nad tym projektem od jesieni 1963 roku, początkowo finansując rozwój eksperymentu żyroskopowego teorii względności. Kolejne dziesięciolecia rozwoju doprowadziły do przełomowych technologii kontrolowania zaburzeń środowiskowych na statku kosmicznym, takich jak opór aerodynamiczny, pola magnetyczne i zmiany termiczne. Śledzenie gwiazd i żyroskopy misji były najbardziej precyzyjne, jakie kiedykolwiek zaprojektowano i wyprodukowano.
GP-B zakończyła operacje związane z gromadzeniem danych i została wycofana z eksploatacji w grudniu 2010 r.
„Wyniki misji będą miały długofalowy wpływ na pracę fizyków teoretycznych” - powiedział Bill Danchi, starszy astrofizyk i programista w centrali NASA w Waszyngtonie. „Każde przyszłe wyzwanie dla teorii ogólnej teorii względności Einsteina będzie musiało szukać bardziej precyzyjnych pomiarów niż niezwykła praca wykonana przez GP-B”.
Innowacje, które umożliwia GP-B, zostały wykorzystane w technologiach GPS, które pozwalają samolotom lądować bez pomocy. Dodatkowe technologie GP-B zostały zastosowane w misji NASA Cosmic Background Explorer, która dokładnie określiła promieniowanie tła wszechświata. Ten pomiar stanowi podstawę teorii Wielkiego Wybuchu i doprowadził do nagrody Nobla dla fizyka NASA Johna Mathera.
Koncepcja bez przeciągania satelity, zapoczątkowana przez GP-B, umożliwiła wiele satelitów obserwujących Ziemię, w tym NASA Gravity Recovery and Climate Experiment oraz pole grawitacyjne Europejskiej Agencji Kosmicznej i eksplorator obiegu oceanicznego w stanie ustalonym. Satelity te zapewniają najdokładniejsze pomiary kształtu Ziemi, niezbędne do precyzyjnej nawigacji na lądzie i morzu oraz do zrozumienia związku między cyrkulacją oceanu a wzorcami klimatycznymi.
GP-B poszerzył także granice wiedzy i zapewnił praktyczne miejsce szkolenia dla 100 doktorantów i 15 magistrantów na uniwersytetach w całych Stanach Zjednoczonych. Ponad 350 studentów i ponad czterdzieści uczniów szkół średnich pracowało również nad projektem z czołowymi naukowcami i inżynierami lotniczymi z przemysłu i rządu. Pewna studentka, która pracowała nad GP-B, została pierwszą kobietą-astronautką w kosmosie, Sally Ride. Kolejnym był Eric Cornell, który zdobył nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 2001 roku.
„GP-B w istotny sposób wzbogaca bazę wiedzy na temat teorii względności, a jej pozytywny wpływ będzie odczuwalny w karierach studentów, których wykształcenie zostało wzbogacone przez projekt”, powiedział Ed Weiler, zastępca administratora w Dyrekcji Misji Naukowej w siedzibie głównej NASA.
Źródła: NASA, Uniwersytet Stanforda
