Hay una parte de un episodio inicial de la serie The Big Bang Theory , en la que la Sonda Gravity Probe B es descrita como de haber visto " vislumbres" de la predicción de Einstein del efecto de arrastre del marco o (frame-dragging). En realidad, no está del todo claro que el experimento fue capaz de distinguir definitivamente un efecto frame-dragging de un fondo de ruido producido por algunas excesivamente pequeñas aberraciones en su sistema de detección.
Si esto cuenta o no como un vislumbre del frame-dragging (la supuesta última predicción no probada de la relatividad general ) la sonda Gravity Probe B ha pasado a estar vinculada a este fenómeno en la conciencia pública. Así que a continuación tenemos un resumen rápido de lo que la sonda Gravity Probe B pudo o no pudo haber vislumbrado.
La sonda Gravity Probe B fue lanzada en el 2004 y se colocó a una altitud de 650 kilómetros en órbita polar alrededor de la Tierra con cuatro giroscopios esféricos girando dentro de ella. El diseño experimental propuesto era que a falta de la curvatura del espacio- tiempo o del frame-dragging , estos giroscopios moviéndose en una órbita de caída libre deberían girar con sus ejes de rotación infaliblemente en línea con un distante punto de referencia (en este caso, la estrella IM Pegasi ) .
ilustración de la sonda Gravity Probe B - probando la hipótesis de si el eje de giro de un giroscopio se mantendrá en línea con un punto de referencia distante cuando está en una órbita de caída libre. La relatividad general dice que no.
la ilustración muestra el resultado esperado para el efecto geodésico, orbitándo a través del curveado espacio-tiempo el eje de giro de un giroscopio cambia de dirección. Pero el cambio previsto del frame-dragging ha sido más difícil de detectar.
Para evitar cualquier interferencia electromagnética del campo magnético de la Tierra, los giroscopios fueron colocados dentro de un termo forrado de plomo – cuya cubierta estaba llena de helio líquido. Este blindaje de los instrumentos de la interferencia magnética externa y el frío permitió la superconductancia dentro de los detectores diseñados para controlar el giro de los giroscopios.
Poco a poco la fuga de helio desde el frasco también fue utilizada como propulsor. Para garantizar que los giroscopios se mantuvieran en caída libre en caso de que el satélite encontrara alguna resistencia atmosférica - el satélite podría hacer ajustes minuciosos de la trayectoria, para asegurarse de que nunca entraran en contacto con las paredes de sus contenedores.
Ahora, a pesar de que los giroscopios estaban en caída libre - se trataba de una caída libre dando vueltas y vueltas alrededor de un espacio-tiempo curveado por el planeta . Un giroscopio en movimiento a una velocidad constante en el espacio vacío está también en una "falta de peso" o caída libre - y tal giroscopio se podría esperar que gire indefinidamente sobre su eje, sin que el eje nunca cambie. Del mismo modo, según la interpretación de Newton de la gravedad - estándo una fuerza actúando a una distancia entre los objetos masivos - no hay razón por la cual el eje de giro de un giroscopio en una órbita de caída libre deba cambiar tampoco.
Pero para un giroscopio en movimiento en la interpretación de Einstein de un espacio-tiempo curveado abruptamente alrededor de un planeta, su eje de rotación debería "inclinarse" en la vertiente del espacio-tiempo. Así sobre una órbita completa de la Tierra , el eje de giro terminará apuntando en una dirección ligeramente diferente de la dirección en la cual comenzó - ver la animación al final de este video . Esto se llama el efecto geodésico - y la Sonda Gravity Probe B pudo efectivamente demostrar la existencia de este efecto dentro de sólo un 0,5% de probabilidad de que los datos estuvieran mostrándo un efecto nulo.
Pero, no sólo la Tierra es un objeto masivo curveando el espacio-tiempo, sino que también gira.Esta rotación debería , en teoría, crear un arrastre sobre el espacio-tiempo en donde la Tierra está incrustada. Por lo tanto, este frame-dragging debería remolcar alguna cosa que esté en órbita hacia adelante en la dirección de la rotación de la Tierra .
Cuando el efecto geodésico cambia la dirección del eje de giro del giroscopio en órbita polar en sentido latitudinal – el frame-dragging (también conocido como el efecto Lense-Thirring ), debería cambiar el eje en una dirección longitudinal.
Y es aquí donde la sonda Gravity Probe B no acababa de convencer. El efecto geodésico se encontró que cambia el eje de giro de los giroscopios por 6,606 milisegundos de arco por año, mientras que el efecto frame-dragging se esperaba que lo cambiara por 41 milisegundos de arco por año. Este efecto mucho más pequeño ha sido difícil de distinguir de un ruido de fondo que surge de diminutas imperfecciones existentes dentro de los propios giroscopios. Dos problemas fundamentales fueron al parecer una cambiante polodia (movimiento polar) y un más grande de lo esperado torque de giro Newtoniano .
Hay trabajos en curso para extraer laboriosamente los datos de interés esperados del registro de datos ruidosos, a través de una serie de supuestos que aún podrían ser objeto de mayor debate. Un informe del 2009 (ver aquí)audazmente afirmaba que el efecto de frame-dragging está ahora claramente visible en los datos procesados - aunque la probabilidad de que los datos representen un efecto nulo sea de un 15%. Así que tal vez se vislumbra una mejor descripción, por ahora.
Por cierto, la sonda Gravity Probe A fue lanzada en 1976 - y en una órbita de dos horas efectivamente confirmó la predicción decorrimiento al rojo de Einstein dentro de 1,4 partes en 10.000. O mejor digamos que mostró que un reloj a una altitud de 10.000 km se encuentran que corre mucho más rápido que un reloj en el suelo.
leer un estudio detallado AQUÍ
fuente de la información:
http://www.universetoday.com/82735/astronomy-without-a-telescope-gravity-probe-b/
