Un studiu radical al NASA spune că această formație de navă spațială ar putea dezvălui o nouă fizică: ScienceAlert

Este un moment interesant pentru domeniile astronomiei, astrofizicii și cosmologiei. Datorită noilor observatoare, instrumente și tehnici de ultimă oră, oamenii de știință sunt cu un pas mai aproape de verificarea experimentală a teoriilor în mare măsură netestate.

Aceste teorii abordează unele dintre cele mai presante întrebări pe care oamenii de știință le au despre univers și legile fizice care îl guvernează, cum ar fi natura gravitației, a materiei întunecate și a energiei întunecate. Timp de decenii, oamenii de știință au presupus că fie o fizică suplimentară este la lucru, fie că modelul nostru cosmologic predominant trebuie revizuit.

În timp ce investigația asupra existenței și naturii materiei întunecate și a energiei întunecate este încă în desfășurare, există și încercări de a rezolva aceste mistere cu potențial pentru o nouă fizică.

în Hârtie recentăO echipă de cercetători NASA a propus modul în care navele spațiale ar putea căuta dovezi ale unei fizice suplimentare în sistemul nostru solar. Ei susțin că această cercetare va fi susținută de zborul navei spațiale într-o formațiune tetraedrică și folosind interferometre. O astfel de misiune ar putea ajuta la rezolvarea unui mister cosmic care a scăpat oamenilor de știință de mai bine de jumătate de secol.

O propunere este o acțiune Slava G. Turyshevprofesor asistent de fizică și astronomie la Universitatea din California, Los Angeles (UCLA) și cercetător la Jet Propulsion Laboratory al NASA.

I s-a alăturat Xing Wei Qiuun fizician experimental la NASA JPL și Nan Yu, profesor asistent la Universitatea din Carolina de Sud și cercetător senior la NASA JPL. Lucrarea lor a apărut recent online și a fost acceptată pentru publicare în Analiza fizică d.

Experiența lui Turyshev include a fi a Laboratorul de Gravitate și Recuperare Interioară (GRAIL) membru al echipei științifice a misiunii. În lucrările anterioare, Turyshev și colegii săi au investigat cum să trimită o misiune către Soare Lentile solare gravitaționale (SGL) ar putea revoluționa astronomia.

Lucrarea de concept a primit nota A Bursa de etapa a treia în 2020, prin programul NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC). Într-un studiu anterior, el și astronomul proiectului SETI Claudio Macon s-au uitat, de asemenea, la modul în care civilizațiile avansate l-ar putea folosi. SGL-uri pentru transmisia de putere De la un sistem solar la altul.

Pentru a rezuma, lentila gravitațională este un fenomen în care câmpurile gravitaționale modifică curbura spațiu-timpului în vecinătatea lor. Acest efect a fost inițial prezis și folosit de Einstein în 1916 Arthur Eddington în 1919 Pentru a-i confirma cuvintele Relativitatea generală (GR).

Cu toate acestea, între anii 1960 și 1990, observațiile curbelor de rotație ale galaxiilor și expansiunea universului au dat naștere la noi teorii cu privire la natura gravitației la scari cosmice mai mari. Pe de o parte, oamenii de știință au emis ipoteza existenței materiei întunecate și a energiei întunecate pentru a reconcilia observațiile lor cu GR.

Pe de altă parte, oamenii de știință au dezvoltat teorii alternative ale gravitației (cum ar fi Dinamica Newtoniană Modificată (MOND), Gravitația Modificată (MOG) etc.). Între timp, alții au sugerat că ar putea exista fizică suplimentară în univers de care nu suntem încă conștienți. După cum a spus Turyshev Universe Today prin e-mail:

„Suntem dornici să explorăm întrebările legate de misterele energiei întunecate și ale materiei întunecate. Deși au fost descoperite în ultimul secol, cauzele lor fundamentale rămân evazive. Dacă aceste „anomalii” provin din noua fizică – sunt fenomene care nu au fost încă a fost observată pe Pământ.” „Laboratoare sau acceleratoare de particule – această nouă putere ar putea fi demonstrată la scara sistemului solar.”

În ultimul lor studiu, Turyshev și colegii săi au investigat modul în care o serie de nave spațiale care zboară într-o formațiune tetraedrică sondează câmpul gravitațional al Soarelui.

Aceste investigații vor căuta abateri de la predicțiile relativității generale la scara sistemului solar, lucru care nu a fost posibil până acum, a spus Turyshev:

„Aceste abateri ar trebui să apară ca componente diferite de zero ale tensorului gradientului gravitațional (GGT), care este asemănător cu soluția ecuației Poisson.

Datorită naturii lor mici, detectarea acestor anomalii necesită o precizie care depășește cu mult capacitățile actuale – cu cel puțin cinci ordine de mărime. La un nivel atât de ridicat de rezoluție, multe efecte cunoscute vor introduce zgomot semnificativ.

Strategia presupune efectuarea de măsurători diferențiale pentru a anula influența forțelor cunoscute, dezvăluind astfel contribuții subtile, dar nenule, la GGT.

Turyshev a spus că misiunea va folosi tehnici locale de măsurare care se bazează pe o serie de interferometre. Aceasta include măsurarea laser intervențională, o tehnică pe care a demonstrat-o Restabiliți gravitația și continuați experimentul climatic Misiunea GRACE-FO, o pereche de nave spațiale care se bazează pe laser pentru a urmări oceanele, ghețarii, râurile și apele de suprafață ale Pământului.

Aceeași tehnică va fi folosită și pentru a investiga undele gravitaționale de către nava spațială propusă Antenă de interferometrie laser (Lisa).

Nava spațială va fi echipată și cu interferometre atomice, care sunt folosite Val Natura atomilor pentru a măsura diferența de fază dintre undele de materie atomică de-a lungul diferitelor căi. Această tehnologie va permite navei spațiale să detecteze prezența zgomotului negravitațional (activitate de tracțiune, presiunea radiației solare, forțe de recul termic etc.) și să-l anuleze în măsura necesară.

Între timp, zborul într-o formațiune tetraedrică va îmbunătăți capacitatea navei spațiale de a compara măsurători.

„Ramingul cu laser ne va oferi date foarte precise despre distanțele și vitezele relative dintre nave spațiale”, a spus Turyshev.

„În plus, precizia sa excepțională ne va permite să măsurăm rotația unei configurații tetraedrice în raport cu un cadru de referință inerțial (prin observațiile lui Sagnac), sarcină care nu poate fi realizată prin alte mijloace. Astfel, aceasta va crea o configurație tetraedrică care folosește un set de indicatori Măsurători locale.”

În cele din urmă, această misiune va testa resursele genetice la cea mai mică scară, ceva care a lipsit cu mult până acum. În timp ce oamenii de știință continuă să exploreze efectul câmpurilor gravitaționale asupra spațiu-timpului, ei s-au limitat în mare parte la utilizarea galaxiilor și a clusterelor de galaxii ca lentile.

Alte exemple includ observații de obiecte compacte (cum ar fi stelele pitice albe) și găuri negre supermasive (SMBH), cum ar fi Săgetătorul A* – care este situat în centrul Căii Lactee.

„Ne propunem să îmbunătățim acuratețea testării GR și a teoriilor gravitaționale alternative cu mai mult de cinci ordine de mărime.

Pe lângă acest obiectiv principal, teza noastră are și obiective științifice suplimentare, pe care le vom detalia în lucrarea noastră ulterioară. Acestea includ testarea GR și a altor teorii ale gravitației, detectarea undelor gravitaționale în intervalul de microherți – un spectru inaccesibil de instrumentele existente sau preconizate – și explorarea aspectelor sistemului solar, cum ar fi o ipotetică Planetă 9, printre alte eforturi.

Acest articol a fost publicat inițial de Universul de azi. Citeste Articol original.