|
|
 |
Μια ανώμαλη δύναμη
|
|
|
|
|
|
|
Ένα από τα πλέον συναρπαστικά μυστήρια της σύγχρονης φυσικής είναι η «ανωμαλία Pioneer», η επιβράδυνση των δύο ομώνυμων διαστημικών σκαφών εξαιτίας μιας άγνωστης δύναμης. Η NASA εκτόξευσε τα Pioneer 10 και 11 το 1972 και το 1973, αντίστοιχα, τα οποία στο πλαίσιο της αποστολής τους έστειλαν στη Γη εκπληκτικές εικόνες του Δία και του Κρόνου. Ωστόσο, καθώς τα δύο διαστημικά σκάφη συνέχιζαν απομακρυνόμενα το ταξίδι τους με ταχύτητες της τάξεως των 45.000 χιλιομέτρων ανά ώρα, ο αστρονόμος John Anderson του Εργαστηρίου Αεριοπροώθησης στην Πασαντένα της Καλιφόρνιας παρατήρησε ανωμαλίες στα τηλεμετρικά δεδομένα, ήδη από την περίοδο του 1980. Συνεχίζοντας την ανάλυση, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι τα διαστημικά σκάφη επιβραδύνονταν με σταθερό ρυθμό: κάθε χρόνο υπολείπονταν 13.000 χιλιόμετρα από την υπολογιζόμενη θέση τους. Η παράξενη αυτή συμπεριφορά έδωσε το έναυσμα να διατυπωθούν πολλές θεωρίες, ωστόσο η έλλειψη δεδομένων δεν βοηθούσε στην επιλογή των πραγματικά καλών ιδεών. Τώρα όμως, η πρόταση να επαναλάβουμε την ανάλυση των δεδομένων από τα πρώτα χρόνια του προγράμματος θα μπορούσε κυριολεκτικά να μας υποδείξει την ορθή κατεύθυνση.
Η πιο προφανής θεωρία ήταν ότι κάτι πάνω στα ίδια τα διαστημικά σκάφη προκαλούσε αυτή τη δύναμη πέδησης ―διαρροή αερίου ή θερμική ακτινοβολία, ίσως. Όμως με την πάροδο των ετών, οι ερευνητές θεωρούσαν τούτη την υπόθεση ολοένα και πιο απίθανη. Έτσι, μερικοί φυσικοί άρχισαν να εξετάζουν το ενδεχόμενο να υπάρχουν ψεγάδια στους νόμους του Νεύτωνα και στη σχετικότητα. Αλλοι πάλι υπέθεταν ότι ένοχος ήταν η σκοτεινή ύλη: πιθανόν ασκούσε μια βαρυτική δύναμη ή μια οπισθέλκουσα. Μια τρίτη θεωρία ενστερνίζεται την ιδέα ότι η ταχύτητα του φωτός αυξάνεται ανεπαίσθητα, γεγονός που ίσως τελικά εκδηλώνεται ως φαινομενική επιβράδυνση των δύο διαστημικών βολίδων, αφού, αν το φως ταξιδεύει ταχύτερα, τα σήματα από αυτά φτάνουν γρηγορότερα και φαίνεται πως βρίσκονται εγγύτερα.
Ο Anderson και ο θεωρητικός φυσικός Michael M. Nieto, του Εθνικού Εργαστηρίου τού Λος Αλαμος πρότειναν έναν τρόπο φιλτραρίσματος των διάφορων εικασιών, επισημαίνοντας το γεγονός ότι η κατεύθυνση τούτης της «ανώμαλης δύναμης» θα διαφέρει από θεωρία σε θεωρία. Αν η δύναμη δείχνει προς τον Ήλιο, τότε θα πρέπει να πρόκειται για κάποιο βαρυτικό φαινόμενο. Σε περίπτωση που κατευθύνεται προς τη Γη, τότε θα πρέπει να υπάρχει κάποια ανωμαλία σχετιζόμενη με την ταχύτητα του φωτός. Αν έχει την κατεύθυνση της κίνησης των σκαφών, για την ανωμαλία θα πρέπει να ευθύνεται ένα είδος οπισθέλκουσας ή κάποιο άλλο φαινόμενο που οδηγεί σε τροποποίηση της αδράνειας. Τέλος, αν έχει την κατεύθυνση του άξονα περιστροφής των διαστημικών βολίδων, θα πρόκειται πιθανόν για δύναμη που παράγεται από τα ίδια τα σκάφη.
Ωστόσο, ο προσδιορισμός της κατεύθυνσης της δύναμης προϋποθέτει τη μελέτη των τηλεμετρικών δεδομένων για την περίοδο που τα Pioneer απείχαν λιγότερο από 20 αστρονομικές μονάδες (AU) από εμάς (1 αστρονομική μονάδα αντιστοιχεί στην απόσταση Γης- Ήλιου). Μέσα σε αυτή την απόσταση, μέχρι περίπου την τροχιά του Ουρανού, οι γωνίες μεταξύ του Ήλιου, της Γης και της κατεύθυνσης κίνησης των σκαφών είναι αρκούντως μεγάλες. Μέχρι τώρα, ωστόσο, οι ερευνητές έχουν αναλύσει κυρίως την τηλεμετρία που αντιστοιχεί σε αποστάσεις πέραν των 20 AU (έως και 70 AU μέχρι στιγμής· η τελευταία, πρακτικά χρήσιμη μετάδοση του Pioneer 10 πραγματοποιήθηκε από απόσταση 80 AU, το 2002). Οι ειδικοί δεν είχαν μπει στον κόπο να μελετήσουν λεπτομερειακά δεδομένα κοντινότερων αποστάσεων, διότι πίστευαν ότι η πίεση ακτινοβολίας από τον Ήλιο και οι πολυάριθμοι πτητικοί ελιγμοί θα καθιστούσαν δύσκολη τη μέτρηση της ανωμαλίας.
Οι Nieto και Anderson επιμένουν ότι θα πρέπει να καταστεί δυνατόν να υπολογιστεί η επίδραση αυτών των παραγόντων ώστε τελικά να προσδιοριστεί η κατεύθυνση της ανώμαλης δύναμης, ιδιαίτερα δε στην περίπτωση της τροχιάς τού Pioneer 11 μεταξύ Δία και Κρόνου. Και αυτό διότι σε εκείνο το σημείο του ταξιδιού του κινούνταν πρακτικά κάθετα στη διεύθυνση Γης- Ήλιου, οπότε οποιαδήποτε δύναμη είλκυε το σκάφος προς τον Ήλιο ή τη Γη θα έκανε αισθητή την παρουσία της από την πλάγια μετατόπισή του. Επιπλέον, από χοντρικές μετρήσεις φαίνεται ότι η ανωμαλία υφίστατο και μέχρι τις 10 AU, δηλώνει ο Nieto. Τα τηλεμετρικά δεδομένα του πρώτου μέρους της αποστολής των Pioneer είναι διαθέσιμα, οπότε η ανάλυση «στοιχίζει στην ουσία φτηνά, και στη χειρότερη περίπτωση θα μας δώσει περισσότερες πληροφορίες, ενδεχομένως δε και κάποια ένδειξη» επισημαίνει.
Ειδικότερα, αν η μυστηριώδης δύναμη έχει φορά προς τον Ήλιο, τότε το φαινόμενο θα οφείλεται σε μια απόκλιση από τη νευτώνεια δυναμική ―η οποία στην επιστημονική ορολογία ονομάζεται τροποποιημένη νευτώνεια δυναμική, ή MOND―, μια ιδέα που πρωτοεμφανίστηκε για να εξηγήσει το λόγο για τον οποίο δεν διαχωρίζονται οι περιστρεφόμενοι γαλαξίες. Η βαρύτητα μπορεί να τροποποιείται εξαιτίας της σκοτεινής ύλης, ωστόσο, και ως εναλλακτική λύση, ο Mordehai Milgrom, του Ινστιτούτου Επιστημών Weizmann στο Ρεχοβότ τού Ισραήλ, προτείνει μια επιπρόσθετη βαρυτική συνιστώσα που προβλέπεται ότι κάνει την εμφάνισή της στις μεγάλες κλίμακες. Σε κάθε περίπτωση, η MOND έχει αναχθεί σε μια από τις πιο δημοφιλείς προσεγγίσεις για την επίλυση του προβλήματος της ανωμαλίας. Ο Jacob D. Bekenstein, του Εβραϊκού Πανεπιστημίου τής Ιερουσαλήμ, εφάρμοσε μια σχετικιστική εκδοχή τής MOND στην περίπτωση του ηλιακού μας συστήματος και βρήκε ότι η ανωμαλία Pioneer «έχει χοντρικά τη σωστή τάξη μεγέθους» ώστε να εξηγείται από τη MOND.
|
|
|
|
|
|
