Et internationalt team af NASA- og universitetsforskere har fundet det første direkte bevis for, at Jorden trækker plads og tid rundt i sig selv, når den roterer.
Forskerne mener, at de har målt effekten, der først blev forudsagt i 1918 ved at bruge Einsteins teori om generel relativitet, ved præcist at observere forskydninger i kredsløb fra to jordbundne laserstrækkende satellitter. Forskerne observerede banerne i Laser Geodynamics Satellite I (LAGEOS I), et NASA-rumfartøj og LAGEOS II, et fælles NASA / Italian Space Agency (ASI) rumfartøj.
Forskningen, der er rapporteret i tidsskriftet Nature, er den første nøjagtige måling af en bisarr virkning, der forudsiger en roterende masse vil trække plads omkring den. Lense-Thirring Effect er også kendt som frame trækning.
Holdet blev ledet af Dr. Ignazio Ciufolini fra University of Lecce, Italien, og Dr. Erricos C. Pavlis fra Joint Center for Earth System Technology, et forskningssamarbejde mellem NASAs Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md., Og University of Maryland Baltimore County.
”Generel relativitet forudsiger, at massive roterende objekter skal trække rum-tid omkring sig selv, når de roterer,” sagde Pavlis. ”Rammestrækning er som hvad der sker, hvis en bowlingkugle roterer i en tyk væske, som f.eks. Melasse. Når bolden snurrer, trækker den melasse rundt i sig selv. Alt, der sidder fast i melasse, bevæger sig også rundt om bolden. På samme måde når jorden roterer, trækker den rumtid i sin nærhed omkring sig selv. Dette vil flytte satellitter i nærheden af Jorden. ” Undersøgelsen er en opfølgning på tidligere arbejde i 1998, hvor forfatterteamet rapporterede den første direkte detektion af effekten.
Den forrige måling var meget mindre nøjagtig end det aktuelle arbejde på grund af unøjagtigheder i den tilgængelige tyngdekraftmodel. Data fra NASAs GRACE-mission muliggjorde en enorm forbedring af nøjagtigheden af nye modeller, hvilket gjorde dette nye resultat muligt.
”Vi fandt, at planet for banerne i LAGEOS I og II blev forskudt omkring seks meter (to meter) om året i retning af jordens rotation,” sagde Pavlis. ”Vores måling stemmer overens med 99 procent med det, der er forudsagt af generel relativitet, hvilket er inden for vores fejlmargin på plus eller minus fem procent. Selv hvis gravitationsmodelfejlene er slukket med to eller tre gange de officielt citerede værdier, er vores måling stadig nøjagtig til 10 procent eller bedre. ” Fremtidige målinger fra Gravity Probe B, et NASA-rumfartøj, der blev lanceret i 2004, skulle reducere denne fejlmargin til mindre end en procent. Dette lover at fortælle forskere meget mere om den involverede fysik.
Ciufolinis team, der bruger LAGEOS-satellitterne, har tidligere observeret Lense-Thirring-effekten. Det er for nylig blevet observeret omkring fjerne himmelobjekter med intense tyngdefelter, såsom sorte huller og neutronstjerner. Den nye forskning omkring Jorden er den første direkte, præcise måling af dette fænomen på fem til 10 procent niveau. Holdet analyserede en 11-årig periode med laseroplysninger fra LAGEOS-satellitterne fra 1993 til 2003 ved hjælp af en metode, der blev udarbejdet af Ciufolini for et årti siden.
Målingerne krævede brug af en ekstremt nøjagtig model af jordens tyngdefelt, kaldet EIGEN-GRACE02S, som først blev tilgængelig for nylig baseret på en analyse af GRACE-data. Modellen blev udviklet i GeoForschungs Zentrum Potsdam, Tyskland, af en gruppe, der er co-vigtigste efterforskere af GRACE-missionen sammen med Center for Space Research på University of Texas i Austin.
LAGEOS II, der blev lanceret i 1992, og dens forgænger, LAGEOS I, der blev lanceret i 1976, er passive satellitter, der udelukkende er dedikeret til laserudvalg. Processen indebærer afsendelse af laserpulser til satellitten fra forskellige stationer på Jorden og derefter optagelse af rejseturen tur-retur. I betragtning af den kendte værdi for lysets hastighed giver denne måling forskere mulighed for nøjagtigt at bestemme afstandene mellem laserintervaller stationer på Jorden og satellitten.
NASA og Stanford University, Palo Alto, Californien udviklede Gravity Probe B. Det vil nøjagtigt kontrollere små ændringer i drejningsretningen for fire gyroskoper indeholdt i en jord-satellit, der kredser 400 mil direkte over polerne. Eksperimentet vil afprøve to teorier, der vedrører Einsteins teori om generel relativitet, herunder den linsetristende effekt. Disse virkninger, selvom de er små for Jorden, har vidtrækkende konsekvenser for materiens natur og universets struktur.
Original kilde: NASA News Release
