Radikale NASA-Studie besagt, dass diese Raumfahrzeugformation neue physikalische Erkenntnisse enthüllen könnte: ScienceAlert

Es ist eine aufregende Zeit für die Bereiche Astronomie, Astrophysik und Kosmologie. Dank modernster neuer Observatorien, Instrumente und Techniken sind Wissenschaftler der experimentellen Überprüfung weitgehend unerprobter Theorien einen Schritt näher gekommen.

Diese Theorien befassen sich mit einigen der drängendsten Fragen, die Wissenschaftler über das Universum und die physikalischen Gesetze, die es bestimmen, haben, wie etwa die Natur der Schwerkraft, der dunklen Materie und der dunklen Energie. Seit Jahrzehnten gehen Wissenschaftler davon aus, dass entweder zusätzliche Physik am Werk ist oder dass unser vorherrschendes kosmologisches Modell überarbeitet werden muss.

Während die Erforschung der Existenz und Natur der Dunklen Materie und Dunklen Energie noch andauert, gibt es auch Versuche, diese Rätsel mit dem Potenzial für neue Physik zu lösen.

In Aktuelles PapierEin Team von NASA-Forschern hat vorgeschlagen, wie Raumschiffe nach Beweisen für zusätzliche Physik in unserem Sonnensystem suchen könnten. Sie argumentieren, dass diese Forschung durch den Flug des Raumfahrzeugs in einer tetraedrischen Formation und den Einsatz von Interferometern unterstützt wird. Eine solche Mission könnte dazu beitragen, ein kosmisches Rätsel zu lösen, das Wissenschaftlern seit mehr als einem halben Jahrhundert verborgen bleibt.

Ein Vorschlag ist eine Aktion Slava G. TuryshevAssistenzprofessor für Physik und Astronomie an der University of California, Los Angeles (UCLA) und Forschungswissenschaftler am Jet Propulsion Laboratory der NASA.

Er schloss sich ihm an Xing Wei Qiuein Experimentalphysiker am NASA JPL, und Nan Yu, Assistenzprofessor an der University of South Carolina und leitender Forschungswissenschaftler am NASA JPL. Ihr Artikel erschien kürzlich online und wurde zur Veröffentlichung angenommen Körperliche Untersuchung d.

Zu Turyshevs Erfahrung gehört es, ein zu sein Labor für Schwerkraft und innere Wiederherstellung (GRAIL) Mitglied des Wissenschaftsteams der Mission. In früheren Arbeiten untersuchten Turyshev und seine Kollegen, wie man eine Mission zur Sonne schicken kann Solarer Gravitationslinseneffekt (SGL) könnte die Astronomie revolutionieren.

Das Konzeptpapier erhielt die Note A Stipendium der dritten Stufe im Jahr 2020 durch das Innovative Advanced Concepts (NIAC)-Programm der NASA. In einer früheren Studie untersuchten er und der SETI-Projektastronom Claudio Macon auch, wie fortgeschrittene Zivilisationen es nutzen könnten SGLs zur Kraftübertragung Von einem Sonnensystem zum anderen.

Zusammenfassend ist der Gravitationslinseneffekt ein Phänomen, bei dem Gravitationsfelder die Krümmung der Raumzeit in ihrer Umgebung verändern. Dieser Effekt wurde ursprünglich 1916 von Einstein vorhergesagt und genutzt Arthur Eddington im Jahr 1919 Um seine Worte zu bestätigen Generelle Relativität (GR).

Doch zwischen den 1960er und 1990er Jahren führten Beobachtungen der Rotationskurven von Galaxien und der Expansion des Universums zu neuen Theorien über die Natur der Schwerkraft auf größeren kosmischen Skalen. Einerseits stellten Wissenschaftler die Existenz von Dunkler Materie und Dunkler Energie auf, um ihre Beobachtungen mit GR in Einklang zu bringen.

Andererseits haben Wissenschaftler alternative Theorien der Schwerkraft entwickelt (z. B. die modifizierte Newtonsche Dynamik (MOND), die modifizierte Schwerkraft (MOG) usw.). In der Zwischenzeit haben andere vermutet, dass es im Universum möglicherweise weitere Physik gibt, die uns noch nicht bekannt ist. Wie Turyshev Universe Today per E-Mail sagte:

„Wir sind bestrebt, die Fragen rund um die Geheimnisse der Dunklen Energie und Dunklen Materie zu erforschen. Obwohl sie im letzten Jahrhundert entdeckt wurden, sind ihre grundlegenden Ursachen noch immer unklar. Wenn diese „Anomalien“ aus der neuen Physik stammen, handelt es sich um Phänomene, die es noch nicht gibt.“ „Ob Labore oder Teilchenbeschleuniger – diese neue Kraft könnte im Maßstab des Sonnensystems demonstriert werden.“

In ihrer neuesten Studie untersuchten Turyshev und seine Kollegen, wie eine Reihe von Raumfahrzeugen, die in einer tetraedrischen Formation fliegen, das Gravitationsfeld der Sonne erforschen.

Diese Untersuchungen werden nach Abweichungen von den Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie auf der Skala des Sonnensystems suchen, was bisher nicht möglich sei, sagte Turyshev.

„Diese Abweichungen sollen als Nicht-Null-Komponenten des Schwerkraftgradiententensors (GGT) erscheinen, was der Lösung der Poisson-Gleichung ähnelt.

Aufgrund ihrer geringen Größe erfordert die Erkennung dieser Anomalien eine Präzision, die weit über die derzeitigen Möglichkeiten hinausgeht – und zwar um mindestens fünf Größenordnungen. Bei einer so hohen Auflösung führen viele bekannte Effekte zu erheblichem Rauschen.

Die Strategie beinhaltet die Durchführung von Differenzialmessungen, um den Einfluss bekannter Kräfte aufzuheben und so subtile, aber ungleich Null Beiträge zum GGT aufzudecken.

Turyshev sagte, die Mission werde lokale Messtechniken nutzen, die auf einer Reihe von Interferometern basieren. Dazu gehört auch die interventionelle Laserentfernungsmessung, eine Technik, die er demonstrierte Stellen Sie die Schwerkraft wieder her und setzen Sie das Klimaexperiment fort GRACE-FO-Mission, ein Raumschiffpaar, das auf Laserentfernungsmessungen angewiesen ist, um die Ozeane, Gletscher, Flüsse und Oberflächengewässer der Erde zu verfolgen.

Die gleiche Technik wird auch zur Untersuchung der Gravitationswellen des vorgeschlagenen Raumfahrzeugs eingesetzt Laserinterferometrieantenne (Lisa).

Die Raumsonde wird auch mit Atominterferometern ausgestattet sein, die zum Einsatz kommen Welle Die Natur der Atome misst den Phasenunterschied zwischen Wellen atomarer Materie auf verschiedenen Wegen. Diese Technologie wird es der Raumsonde ermöglichen, das Vorhandensein von nicht-gravitativem Rauschen (Schubaktivität, Sonnenstrahlungsdruck, thermische Rückstoßkräfte usw.) zu erkennen und es im erforderlichen Maße zu neutralisieren.

Unterdessen wird das Fliegen in einer tetraedrischen Formation die Fähigkeit von Raumfahrzeugen verbessern, Messungen zu vergleichen.

„Die Laserentfernungsmessung wird uns sehr genaue Daten über die relativen Entfernungen und Geschwindigkeiten zwischen Raumfahrzeugen liefern“, sagte Turyshev.

„Darüber hinaus wird uns seine außergewöhnliche Präzision ermöglichen, die Drehung einer tetraedrischen Konfiguration relativ zu einem Trägheitsbezugssystem zu messen (über Sagnacs Beobachtungen), eine Aufgabe, die mit keinem anderen Mittel gelöst werden kann. Dadurch entsteht eine tetraedrische Konfiguration, die …“ nutzt eine Reihe von Indikatoren. Lokale Messungen.“

Letztendlich wird diese Mission genetische Ressourcen im kleinsten Maßstab testen, woran es bisher schmerzlich mangelte. Während Wissenschaftler weiterhin die Wirkung von Gravitationsfeldern auf die Raumzeit erforschen, beschränken sie sich bisher weitgehend auf die Verwendung von Galaxien und Galaxienhaufen als Linsen.

Weitere Beispiele sind Beobachtungen kompakter Objekte (wie Weiße Zwerge) und supermassereicher Schwarzer Löcher (SMBH) wie Sagittarius A* – das sich im Zentrum der Milchstraße befindet.

„Unser Ziel ist es, die Genauigkeit von GR-Tests und alternativen Schwerkrafttheorien um mehr als fünf Größenordnungen zu verbessern.

Zusätzlich zu diesem primären Ziel verfolgt unsere Dissertation weitere wissenschaftliche Ziele, die wir in unserem nachfolgenden Artikel näher erläutern werden. Dazu gehören unter anderem das Testen von GR und anderen Gravitationstheorien, die Erkennung von Gravitationswellen im Mikrohertz-Bereich – einem Spektrum, das mit vorhandenen oder geplanten Instrumenten nicht zugänglich ist – und die Erforschung von Aspekten des Sonnensystems, wie etwa eines hypothetischen Planeten 9.

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht von Das Universum heute. Lies das Originaler Artikel.