Radikal NASA çalışması, bu uzay aracı oluşumunun yeni fiziği ortaya çıkarabileceğini söylüyor: ScienceAlert

Astronomi, astrofizik ve kozmoloji alanları için heyecan verici bir dönem. Son teknolojiye sahip yeni gözlemevleri, araçlar ve teknikler sayesinde bilim insanları, büyük oranda test edilmemiş teorilerin deneysel olarak doğrulanmasına bir adım daha yaklaştı.

Bu teoriler, bilim adamlarının evren ve yerçekiminin doğası, karanlık madde ve karanlık enerji gibi onu yöneten fiziksel yasalar hakkında sahip olduğu en acil soruların bazılarını ele alıyor. Onlarca yıldır bilim insanları ya ilave fiziğin iş başında olduğunu ya da mevcut kozmolojik modelimizin revize edilmesi gerektiğini varsaydılar.

Karanlık madde ve karanlık enerjinin varlığı ve doğasına ilişkin araştırmalar halen devam ederken, yeni fizik potansiyeliyle bu gizemleri çözmeye yönelik girişimler de var.

içinde Son makaleNASA araştırmacılarından oluşan bir ekip, uzay aracının güneş sistemimizdeki ek fizik kanıtlarını nasıl arayabileceğini önerdi. Uzay aracının tetrahedral formasyonda uçurulması ve interferometrelerin kullanılmasıyla bu araştırmanın destekleneceğini savunuyorlar. Böyle bir görev, yarım yüzyılı aşkın süredir bilim adamlarının gözünden kaçan kozmik bir gizemin çözülmesine yardımcı olabilir.

Teklif bir eylemdir Slava G. TuryshevLos Angeles Kaliforniya Üniversitesi'nde (UCLA) fizik ve astronomi alanında yardımcı doçent ve NASA'nın Jet Propulsion Laboratuvarı'nda araştırma bilimcisi.

Ona katıldı Xing Wei QiuNASA JPL'de deneysel fizikçi ve Nan Yu, Güney Carolina Üniversitesi'nde yardımcı doçent ve NASA JPL'de kıdemli araştırma bilimcisi. Makaleleri yakın zamanda çevrimiçi olarak yayınlandı ve yayınlanmak üzere kabul edildi. Fiziksel inceleme d.

Turyshev'in deneyimi şunları içerir: Yerçekimi ve İçsel Kurtarma Laboratuvarı (GRAIL) misyonun bilim ekibinin üyesi. Önceki çalışmalarında Turyshev ve meslektaşları Güneş'e nasıl misyon gönderileceğini araştırdılar Güneşin yerçekimsel merceklenmesi (SGL) astronomide devrim yaratabilir.

Konsept makaleye A ödülü verildi Üçüncü aşama bursu 2020'de NASA'nın Yenilikçi Gelişmiş Kavramlar (NIAC) programı aracılığıyla. Daha önceki bir çalışmada kendisi ve SETI proje gökbilimcisi Claudio Macon, gelişmiş uygarlıkların bunu nasıl kullanabileceğini de incelediler. Güç iletimi için SGL'ler Bir güneş sisteminden diğerine.

Özetlemek gerekirse, yerçekimsel merceklenme, yerçekimsel alanların çevrelerindeki uzay-zamanın eğriliğini değiştirdiği bir olgudur. Bu etki ilk olarak 1916'da Einstein tarafından tahmin edilmiş ve kullanılmıştır. Arthur Eddington, 1919'da Sözlerini doğrulamak için Genel görelilik (GR).

Ancak 1960'lı ve 1990'lı yıllar arasında galaksilerin dönme eğrilerinin ve evrenin genişlemesinin gözlemlenmesi, daha büyük kozmik ölçeklerde yerçekiminin doğasına ilişkin yeni teorilerin ortaya çıkmasına neden oldu. Bir yandan bilim insanları, gözlemlerini GR ile bağdaştırmak için karanlık madde ve karanlık enerjinin varlığını varsaydılar.

Öte yandan bilim insanları alternatif yerçekimi teorileri (Modifiye Newton Dinamiği (MOND), Modifiye Yerçekimi (MOG) vb.) geliştirdiler. Bu arada diğerleri evrende henüz farkında olmadığımız ek fiziklerin olabileceğini öne sürdüler. Turyshev'in Universe Today'e e-posta yoluyla söylediği gibi:

“Karanlık enerji ve karanlık maddenin gizemlerini çevreleyen soruları keşfetmeye hevesliyiz. Her ne kadar geçen yüzyılda keşfedilmiş olsalar da, temel nedenleri hala belirsizliğini koruyor. Bu 'anormallikler' yeni fizikten kaynaklanıyorsa, bunlar henüz keşfedilmemiş olgulardır.” Dünya'da gözlemlendi.” “Laboratuvarlar veya parçacık hızlandırıcılar; bu yeni güç, güneş sistemi ölçeğinde gösterilebilir.”

Son çalışmalarında Turyshev ve meslektaşları, tetrahedral formasyonda uçan bir dizi uzay aracının Güneş'in çekim alanını nasıl araştırdığını araştırdılar.

Turyshev, bu araştırmaların güneş sistemi ölçeğinde genel göreliliğin tahminlerinden sapmaları arayacağını ve bunun şu ana kadar mümkün olmadığını söyledi:

“Bu sapmaların, Poisson denkleminin çözümüne benzeyen yerçekimi gradyan tensörünün (GGT) sıfır olmayan bileşenleri olarak görünmesi gerekiyor.

Küçük doğaları nedeniyle bu anormallikleri tespit etmek, mevcut yeteneklerin çok ötesinde bir hassasiyet gerektirir (en az beş kat). Bu kadar yüksek bir çözünürlük seviyesinde, bilinen birçok efekt önemli miktarda gürültüye neden olacaktır.

Strateji, bilinen kuvvetlerin etkisini ortadan kaldırmak için diferansiyel ölçümler yapmayı ve böylece GGT'ye incelikli ancak sıfır olmayan katkıları ortaya çıkarmayı içerir.

Turyshev, misyonun bir dizi interferometreye dayanan yerel ölçüm tekniklerini kullanacağını söyledi. Bu, kendisinin gösterdiği bir teknik olan girişimsel lazer ölçümünü içerir. Yer çekimini geri yükleyin ve iklim deneyine devam edin GRACE-FO misyonu, Dünya'nın okyanuslarını, buzullarını, nehirlerini ve yüzey sularını takip etmek için lazer mesafe ölçümüne dayanan bir çift uzay aracı.

Aynı teknik, önerilen uzay aracı tarafından yerçekimi dalgalarını araştırmak için de kullanılacaktır. Lazer interferometri anteni (Lisa).

Uzay aracı aynı zamanda atomik girişimölçerlerle de donatılacak. Dalga Farklı yollar boyunca atomik madde dalgaları arasındaki faz farkını ölçmek için atomların doğası. Bu teknoloji, uzay aracının yerçekimsel olmayan gürültünün (itme aktivitesi, güneş ışınımı basıncı, termal geri tepme kuvvetleri vb.) varlığını tespit etmesine ve bunu gerekli derecede etkisiz hale getirmesine olanak tanıyacaktır.

Bu arada, tetrahedral bir formasyonda uçmak, uzay aracının ölçümleri karşılaştırma yeteneğini geliştirecektir.

Turyshev, “Lazer ölçüm bize uzay araçları arasındaki göreceli mesafeler ve hızlar hakkında çok doğru veriler sağlayacak” dedi.

“Ayrıca, olağanüstü hassasiyeti, dört yüzlü bir konfigürasyonun eylemsiz bir referans çerçevesine göre dönüşünü (Sagnac'ın gözlemleri aracılığıyla) ölçmemize olanak tanıyacak; bu, başka hiçbir yolla gerçekleştirilemeyecek bir görev. Böylece, bu, başka hiçbir yolla gerçekleştirilemeyecek bir dört yüzlü konfigürasyon yaratacaktır. bir dizi göstergeden yararlanıyor Yerel ölçümler.”

Sonuçta bu görev, şimdiye kadar fazlasıyla eksik olan genetik kaynakları en küçük ölçeklerde test edecek. Bilim insanları yerçekimsel alanların uzay-zaman üzerindeki etkisini keşfetmeye devam ederken, büyük ölçüde galaksileri ve galaksi kümelerini mercek olarak kullanmakla sınırlı kaldılar.

Diğer örnekler arasında kompakt nesnelerin (beyaz cüce yıldızlar gibi) ve Samanyolu'nun merkezinde bulunan Yay A* gibi süper kütleli kara deliklerin (SMBH) gözlemleri yer alır.

“GR testinin ve alternatif yerçekimi teorilerinin doğruluğunu beş kattan fazla artırmayı hedefliyoruz.

Bu temel amacın yanı sıra tezimizin bir sonraki makalemizde detaylandıracağımız ek bilimsel hedefleri de bulunmaktadır. Bunlar arasında GR ve diğer yerçekimi teorilerinin test edilmesi, mikrohertz aralığındaki (mevcut veya öngörülen araçlarla erişilemeyen bir spektrum) yerçekimsel dalgaların tespit edilmesi ve diğer çabaların yanı sıra varsayımsal bir Gezegen 9 gibi güneş sisteminin bazı yönlerinin araştırılması yer alıyor.

Bu makale ilk olarak tarafından yayınlanmıştır. Bugün evren. Okumak Orijinal makale.