Pioneeranomalin

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
Banorna hos rymdsonderna Pioneer 10 och Pioneer 11 samt Voyager 1 och Voyager 2.

Pioneeranomalin är den avvikelse från den beräknade hastigheten som observerades hos rymdsonder, i synnerhet pioneerprogrammets Pioneer 10 och 11. Dessa skickades iväg 1972 och 1973 på banor som leder dem ut ur solsystemet, ungefär i motsatta riktningar. Avvikelsen består i en svag men ändå klart skönjbar inbromsning. Denna har inte kunnat förklaras som ett rimligt resultat av kända fysikaliska effekter som kan påverka rymdsondernas rörelse, och anomalin är fortfarande föremål för vetenskaplig diskussion och innovativa förklaringsförsök.

Anomalins observation[redigera | redigera wikitext]

Anomalin observerades genom mätningar med hjälp av radiosignaler, som sändes till rymdsonderna och som från dessa 'speglades' tillbaka till jorden. Man mätte såväl Dopplereffekten, ur vilken man kan beräkna sondens hastighet i förhållande till jorden, som signalens löptid, ur vilken man kan beräkna sondens avstånd. Båda slagen mätningar tyder på en konstant acceleration aP = 8,7 ×10−10 m/s2 i riktning mot solen för både Pioneer 10 och Pioneer 11. Liknande, men mindre tillförlitliga resultat har erhållits även från andra rymdsonder.

Anomalin framträdde när sonderna var på avstånd större än 12 AE (astronomiska enheter) från solen. På kortare avstånd påverkades de mera av solvinden, som gav dem en acceleration i riktning bort från solen, och som skymde pioneereffekten. Pioneer 10 kunde utnyttjas för telemetriska observationer tills den var på ett avstånd på nästan 80 AE (2002), medan Pioneer 11 slutade svara när den var 30 AE från solen (1990).

Eftersom sonderna rör sig ungefär radialt utåt från solsystemet, långt från dess centrum, och precisionen hos de befintliga mätdata är begränsad (±15%), går det inte att avgöra om den oförklarade accelerationen borde anses vara riktad mot solen eller mot jorden eller mot sondernas rörelse i sina banor.

Förklaringsförsök[redigera | redigera wikitext]

Anomalin visar sig som en blåförskjutning, när alla kända effekter som leder till avvikelser från ett rörelsemönster enligt Newtons formulering av gravitationslagarna har tagits hänsyn till (relativistiska effekter, solvinden, strålningstryck mm). Försök att förklara anomalin som en effekt av oförutsedda men i princip kända faktorer (utströmmande gas, temperaturojämnheter hos sonden, m.m.), verkade till en början ge alldeles för små effekter. Anderson m.fl. (1998) och (2002) lyckades inte heller modellera en i tiden konstant effekt med okonventionella antaganden på något sätt, som skulle vara förenligt med astronomiska observationer av planeternas rörelser.

Den senaste utförliga sammanställningen av Turyshev & Toth (2010) pekar dock på nya undersökningar, som antyder att till exempel effekten av termisk rekyl från sondernas radioisotopgenerator kan vara större än man tidigare trott[1]. Flera samverkande effekter kan därför inte heller uteslutas.

Ny fysik?[redigera | redigera wikitext]

Den oförklarade accelerationen aP är konstant, alltså oberoende av avståndet från solen, och tycks vara lika med produkten av ljushastigheten c och H0 (Hubblekonstanten). Detta har tolkats som att accelerationen skulle ges av ett kosmologiskt samband av något slag. Medan man observerar en rödförskjutning i ljuset hos avlägsna galaxer, som ökar i proportion till deras avstånd, så motsvarar Pioneereffekten en blåförskjutning som tycks vara inversen av den nämnda rödförskjutningen. Turyshev & Toth[1] menar dock att detta är ett approximativt numeriskt sammanträffande och pekar på studier som skulle utesluta att aP har ett kosmologiskt ursprung. De påtalar vidare att sambandet ensamt bara kan förklara en huvuddel ev effekten, eftersom något annat skulle kräva en cirka 15 % större Hubblekonstant, vilket inte rimmar med senaste oberoende observationer.

Flera försök att förklara pioneeranomalin med ny fysik har gjorts, såsom med en modifierad gravitationskraft eller med en kosmologisk effekt, till exempel mörk energi.[1] Kosmologiska effekter av universums expansion borde påverka planeternas banor på samma sätt som Pioneersonden, men man menar att det kan finnas en skillnad mellan effekten på bundna banor och fria banor. Denna effekt anser man dock vara för liten för att förklara anomalin[1], trots att sambandet ovan ger värdet knappt 12 miljarder år på värdet av hubble-tiden 1/H_0.

Noter och referenser[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ [a b c d] Slava G. Turyshev och Viktor T. Toth, The Pioneer Anomaly, Living Reviews in Relativity (2010), arXiv:1001.3686.

Referenslitteratur[redigera | redigera wikitext]

John D. Anderson, Philip A. Laing, Eunice L. Lau, Anthony S. Liu, Michael Martin Nieto, Slava G. Turyshev:

  • "Indication, from Pioneer 10/11, Galileo, and Ulysses Data, of an Apparent Anomalous, Weak, Long-Range Acceleration". Phys.Rev.Lett. 81 (1998) 2858-2861. (Preprint)
  • "Study of the anomalous acceleration of Pioneer 10 and 11". Phys.Rev. D65 (2002) 082004. (Preprint)