Un estudio radical de la NASA dice que la formación de esta nave espacial podría revelar nueva física: ScienceAlert

Es un momento apasionante para los campos de la astronomía, la astrofísica y la cosmología. Gracias a nuevos observatorios, instrumentos y técnicas de vanguardia, los científicos están un paso más cerca de la verificación experimental de teorías en gran medida no probadas.

Estas teorías abordan algunas de las preguntas más apremiantes que tienen los científicos sobre el universo y las leyes físicas que lo gobiernan, como la naturaleza de la gravedad, la materia oscura y la energía oscura. Durante décadas, los científicos han asumido que está en juego física adicional o que es necesario revisar nuestro modelo cosmológico predominante.

Si bien la investigación sobre la existencia y la naturaleza de la materia y la energía oscuras aún continúa, también hay intentos de resolver estos misterios con potencial para una nueva física.

en artículo recienteUn equipo de investigadores de la NASA ha propuesto cómo las naves espaciales podrían buscar evidencia de física adicional dentro de nuestro sistema solar. Argumentan que esta investigación se apoyará haciendo volar la nave espacial en formación tetraédrica y utilizando interferómetros. Una misión de este tipo podría ayudar a resolver un misterio cósmico que ha eludido a los científicos durante más de medio siglo.

Una propuesta es una acción. Slava G. Turyshevprofesor asistente de física y astronomía en la Universidad de California, Los Ángeles (UCLA) y científico investigador en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.

él se unió a él Xing Wei Qiufísico experimental del JPL de la NASA, y Nanyu, profesor asistente en la Universidad de Carolina del Sur y científico investigador senior en el JPL de la NASA. Su artículo apareció recientemente en línea y ha sido aceptado para su publicación en Revisión física d.

La experiencia de Turyshev incluye ser un Laboratorio de Gravedad y Recuperación Interior (GRAIL) miembro del equipo científico de la misión. En trabajos anteriores, Turyshev y sus colegas investigaron cómo enviar una misión al Sol. Lentes gravitacionales solares (SGL) podría revolucionar la astronomía.

El documento conceptual recibió una A Beca de tercera etapa en 2020 a través del programa Conceptos Avanzados Innovadores (NIAC) de la NASA. En un estudio anterior, él y el astrónomo del proyecto SETI, Claudio Macon, también observaron cómo las civilizaciones avanzadas podrían usarlo. SGL para transmisión de potencia De un sistema solar a otro.

En resumen, las lentes gravitacionales son un fenómeno en el que los campos gravitacionales cambian la curvatura del espacio-tiempo en su vecindad. Este efecto fue predicho y utilizado originalmente por Einstein en 1916. Arthur Eddington en 1919 Para confirmar sus palabras Relatividad general (GRAMO).

Sin embargo, entre los años 1960 y 1990, las observaciones de las curvas de rotación de las galaxias y la expansión del universo dieron lugar a nuevas teorías sobre la naturaleza de la gravedad a escalas cósmicas mayores. Por un lado, los científicos plantearon la hipótesis de la existencia de materia y energía oscuras para conciliar sus observaciones con la GR.

Por otro lado, los científicos han desarrollado teorías alternativas de la gravedad (como la Dinámica Newtoniana Modificada (MOND), la Gravedad Modificada (MOG), etc.). Mientras tanto, otros han sugerido que puede haber física adicional en el universo de la que aún no somos conscientes. Como dijo Turyshev a Universe Today por correo electrónico:

«Estamos interesados ​​en explorar las cuestiones que rodean los misterios de la energía y la materia oscuras. Aunque fueron descubiertos en el siglo pasado, sus causas fundamentales siguen siendo difíciles de alcanzar. Si estas 'anomalías' provienen de una nueva física, son fenómenos que aún no se han descubierto. «Laboratorios o aceleradores de partículas: este nuevo poder podría demostrarse a escala del sistema solar».

En su último estudio, Turyshev y sus colegas investigaron cómo una serie de naves espaciales que vuelan en una formación tetraédrica exploran el campo gravitacional del Sol.

Estas investigaciones buscarán desviaciones de las predicciones de la relatividad general a escala del sistema solar, algo que no ha sido posible hasta ahora, afirmó Turyshev:

“Se supone que estas desviaciones aparecen como componentes distintos de cero del tensor de gradiente de gravedad (GGT), que es similar a la solución de la ecuación de Poisson.

Debido a su naturaleza diminuta, detectar estas anomalías requiere una precisión que supera con creces las capacidades actuales, en al menos cinco órdenes de magnitud. Con un nivel de resolución tan alto, muchos efectos conocidos introducirán un ruido significativo.

La estrategia implica realizar mediciones diferenciales para anular la influencia de fuerzas conocidas, revelando así contribuciones sutiles, pero distintas de cero, a la GGT.

Turyshev dijo que la misión utilizará técnicas de medición locales que se basan en una serie de interferómetros. Esto incluye alcance láser intervencionista, una técnica que demostró Restaurar la gravedad y continuar el experimento climático. Misión GRACE-FO, un par de naves espaciales que se basan en alcance láser para rastrear los océanos, glaciares, ríos y aguas superficiales de la Tierra.

La misma técnica también se utilizará para investigar las ondas gravitacionales de la nave espacial propuesta. Antena de interferometría láser (Lisa).

La nave espacial también estará equipada con interferómetros atómicos, que se utilizan Ola La naturaleza de los átomos para medir la diferencia de fase entre ondas de materia atómica a lo largo de diferentes caminos. Esta tecnología permitirá a la nave espacial detectar la presencia de ruido no gravitacional (actividad de empuje, presión de radiación solar, fuerzas de retroceso térmico, etc.) y anularlo en el grado necesario.

Mientras tanto, volar en formación tetraédrica mejorará la capacidad de las naves espaciales para comparar mediciones.

«El alcance del láser nos proporcionará datos muy precisos sobre las distancias y velocidades relativas entre las naves espaciales», dijo Turyshev.

«Además, su precisión excepcional nos permitirá medir la rotación de una configuración tetraédrica en relación con un marco de referencia inercial (a través de las observaciones de Sagnac), una tarea que no se puede lograr por ningún otro medio. Por lo tanto, esto creará una configuración tetraédrica que hace uso de un conjunto de indicadores de mediciones locales.»

En última instancia, esta misión probará recursos genéticos en las escalas más pequeñas, algo que hasta ahora ha faltado gravemente. Si bien los científicos continúan explorando el efecto de los campos gravitacionales en el espacio-tiempo, se han limitado en gran medida a utilizar galaxias y cúmulos de galaxias como lentes.

Otros ejemplos incluyen observaciones de objetos compactos (como estrellas enanas blancas) y agujeros negros supermasivos (SMBH) como Sagitario A*, que se encuentra en el centro de la Vía Láctea.

“Nuestro objetivo es mejorar la precisión de las pruebas de GR y las teorías de gravedad alternativas en más de cinco órdenes de magnitud.

Además de este objetivo principal, nuestra tesis tiene objetivos científicos adicionales, que detallaremos en nuestro artículo posterior. Estos incluyen probar GR y otras teorías de la gravedad, detectar ondas gravitacionales en el rango de microhercios (un espectro inaccesible para instrumentos existentes o previstos) y explorar aspectos del sistema solar, como un hipotético Planeta 9, entre otros esfuerzos.

Este artículo fue publicado originalmente por El universo hoy. Leer el Artículo original.