Астрономия без телескоп - гравитационна сонда B

Pin
Send
Share
Send

Има ред от ранен епизод на Теория за Големия взрив серия, където Gravity Probe B е описан като видял „проблясъци“ на прогнозирания ефект на Айнщайн за привличане на кадри. В действителност не е напълно ясно, че експериментът успя да дефинира окончателно ефект на влачене на кадър от фонов шум, създаден от някои изключително незначителни отклонения в системата за откриване.

Независимо дали това се отчита или не, се дърпа рамка (предполагаемото последно непроверено прогнозиране на общата относителност) и гравитационната сонда B са станали свързани в общественото съзнание. И така, ето един бърз грунд върху това, което Gravity Pro B може да е видял или не.

Сателитът Gravity Probe B е изстрелян през 2004 г. и е разположен на 650-километрова полярна орбита около Земята с четири сферични жироскопа, въртящи се в него. Експерименталният проект предложи, че при липса на кривина на пространството и времето или влачене на рамката, тези жироскопи, движещи се в орбита със свободно падане, трябва да се въртят със своята ос на въртене, безпрепятствено подравнена с отдалечена референтна точка (в случая звездата IM Pegasi) ,

За да се избегнат каквито и да било електромагнитни смущения от магнитното поле на Земята, жироскопите се помещават в термо-колба с олово, чиято обвивка е напълнена с течен хелий. Това предпазва инструментите от външни магнитни смущения и свръхпроводимост на студа в детекторите, предназначени да наблюдават въртенето на жироскопите.

Бавно изтичащият хелий от колбата се използва и като гориво. За да се гарантира, че жироскопите остават в свободно падане в случай, че спътникът срещне някакво атмосферно съпротивление - спътникът може да извърши минутни корекции на траекторията, като по същество се лети около жироскопите, за да гарантира, че те никога не влизат в контакт със страните на контейнерите си.

Сега, въпреки че жироскопите бяха в свободно падане - това беше свободно падане, обикалящо и заобикалящо космическо-времевата планета. Жироскоп, който се движи с постоянна скорост в сравнително празно пространство, също е в „безтегловно“ свободно падане - и такъв жироскоп може да се очаква да се върти безкрайно около оста си, без тази ос да се измества. По същия начин, при тълкуването на гравитацията на Нютон - като сила, действаща на разстояние между масивни предмети - няма причина спиновата ос на жироскопа в орбита със свободно падане да се измества.

Но за жироскоп, движещ се в тълкуването на Айнщайн за стръмно извито пространство-време, заобикалящо планета, нейната въртяща се ос трябва да се „наклони“ към склона на пространството-времето. Така над една пълна орбита на Земята, оста на завъртане ще се насочи в малко по-различна посока от посоката, от която е тръгнала - вижте анимацията в края на този клип. Това се нарича геодезически ефект - и Gravity Probe B действително демонстрира съществуването на този ефект до едва 0,5% вероятност данните да показват нулев ефект.

Но не само че Земята е масивен извиващ се пространствено-временен обект, но и се върти. Това въртене теоретично би трябвало да създаде влачене на пространството и времето, в което е вградена Земята. Така че това придърпване на рамката трябва да дърпа нещо, което е в орбита напред в посока на въртенето на Земята.

Когато геодезическият ефект измества оста на въртене на полярния орбитален жироскоп в широчинна посока - влаченето на рамката (известно още като ефект на възбуждане на напрежението), трябва да го измести в надлъжна посока.

И ето къде Gravity Pro B не се представи доста. Установено е, че геодезичният ефект измества оста на въртене на жироскопите с 6,606 милиарсекунди годишно, докато ефектът на влачене на кадъра се очаква да го измести с 41 милиарсекюнда на година. Този много по-малък ефект е трудно да се различи от фоновия шум, произтичащ от минутни несъвършенства, съществуващи в самите жироскопи. Два ключови проблема бяха очевидно променящ се път на polhode и по-голям от очакваното проявление на нютонов жироскоп - или нека просто да кажем, че въпреки най-добрите усилия, жироскопите все още се поклащаха малко.

В момента се работи за усърдно извличане на очакваните интересни данни от записа на шумните данни чрез редица предположения, които все още могат да бъдат обект на по-нататъшно обсъждане. Доклад за 2009 г. смело твърди това ефектът на плъзгане на рамката вече е ясно видим в обработените данни - въпреки че вероятността, че данните представляват нулев ефект, е другаде отчетена при 15%. Така че може би погледът е по-добро описание за сега.

Между другото, Gravity Probe A стартира през 1976 г. - и за двучасова орбита ефективно потвърди прогнозата на Айнщайн за червено изместване в рамките на 1,4 части на 10 000. Или да кажем просто, че показа, че часовник на 10 000 км надморска височина работи значително по-бързо от часовник на земята.

Допълнителна информация: Експериментът Gravity Probe B с две думи.

Pin
Send
Share
Send

Гледай видеото: Hubble - 15 years of discovery (Ноември 2024).