Studi radikal NASA mengatakan formasi pesawat ruang angkasa ini dapat mengungkap fisika baru: ScienceAlert

Ini adalah saat yang menyenangkan bagi bidang astronomi, astrofisika, dan kosmologi. Berkat observatorium, instrumen, dan teknik baru yang mutakhir, para ilmuwan selangkah lebih dekat menuju verifikasi eksperimental atas sebagian besar teori yang belum teruji.

Teori-teori ini menjawab beberapa pertanyaan paling mendesak yang diajukan para ilmuwan tentang alam semesta dan hukum fisika yang mengaturnya, seperti sifat gravitasi, materi gelap, dan energi gelap. Selama beberapa dekade, para ilmuwan berasumsi bahwa fisika tambahan sedang bekerja, atau model kosmologis kita yang ada perlu direvisi.

Meskipun penyelidikan terhadap keberadaan dan sifat materi gelap dan energi gelap masih berlangsung, ada juga upaya untuk memecahkan misteri ini dengan potensi fisika baru.

di dalam Makalah terbaruSebuah tim peneliti NASA telah mengusulkan bagaimana pesawat ruang angkasa dapat mencari bukti fisika tambahan di tata surya kita. Mereka berpendapat penelitian ini akan didukung dengan menerbangkan pesawat luar angkasa dalam formasi tetrahedral dan menggunakan interferometer. Misi semacam itu dapat membantu memecahkan misteri kosmik yang luput dari perhatian para ilmuwan selama lebih dari setengah abad.

Proposal adalah sebuah tindakan Slava G. Turyshevasisten profesor fisika dan astronomi di Universitas California, Los Angeles (UCLA) dan ilmuwan peneliti di Jet Propulsion Laboratory NASA.

Dia bergabung dengannya Xing WeiQiuseorang fisikawan eksperimental di NASA JPL, dan Nan Yu, asisten profesor di Universitas Carolina Selatan dan ilmuwan peneliti senior di NASA JPL. Makalah mereka baru-baru ini muncul online dan telah diterima untuk dipublikasikan di Pemeriksaan fisik d.

Pengalaman Turyshev termasuk menjadi a Laboratorium Pemulihan Gravitasi dan Interior (GRAIL) anggota tim sains misi. Dalam penelitian sebelumnya, Turyshev dan rekan-rekannya menyelidiki cara mengirim misi ke Matahari Pelensaan gravitasi matahari (SGL) dapat merevolusi astronomi.

Makalah konsep ini mendapat nilai A Beasiswa tahap ketiga pada tahun 2020 melalui program Innovative Advanced Concepts (NIAC) NASA. Dalam penelitian sebelumnya, ia dan astronom proyek SETI, Claudio Macon, juga mengamati bagaimana peradaban maju dapat menggunakannya SGL untuk transmisi daya Dari satu tata surya ke tata surya lainnya.

Ringkasnya, pelensaan gravitasi adalah fenomena di mana medan gravitasi mengubah kelengkungan ruangwaktu di sekitarnya. Efek ini awalnya diprediksi dan digunakan oleh Einstein pada tahun 1916 Arthur Eddington pada tahun 1919 Untuk mengkonfirmasi kata-katanya Relativitas umum (GR).

Namun, antara tahun 1960an dan 1990an, pengamatan terhadap kurva rotasi galaksi dan perluasan alam semesta memunculkan teori baru mengenai sifat gravitasi pada skala kosmik yang lebih besar. Di satu sisi, para ilmuwan berhipotesis tentang keberadaan materi gelap dan energi gelap untuk menyelaraskan pengamatan mereka dengan GR.

Di sisi lain, para ilmuwan telah mengembangkan teori gravitasi alternatif (seperti Modified Newtonian Dynamics (MOND), Modified Gravity (MOG), dll.). Sementara itu, pihak lain berpendapat bahwa mungkin ada tambahan ilmu fisika di alam semesta yang belum kita sadari. Seperti yang dikatakan Turyshev kepada Universe Today melalui email:

“Kami tertarik untuk mengeksplorasi pertanyaan seputar misteri energi gelap dan materi gelap. Meskipun ditemukan pada abad terakhir, penyebab mendasarnya masih sulit dipahami. Jika 'anomali' ini berasal dari ilmu fisika baru – ini adalah fenomena yang belum pernah terjadi sebelumnya. telah diamati di Bumi.” “Laboratorium atau akselerator partikel – kekuatan baru ini dapat ditunjukkan pada skala tata surya.”

Dalam studi terbaru mereka, Turyshev dan rekan-rekannya menyelidiki bagaimana serangkaian pesawat ruang angkasa yang terbang dalam formasi tetrahedral menyelidiki medan gravitasi Matahari.

Investigasi ini akan mencari penyimpangan dari prediksi relativitas umum pada skala tata surya, sesuatu yang belum mungkin dilakukan hingga saat ini, kata Turyshev.

“Penyimpangan ini seharusnya muncul sebagai komponen bukan nol dari tensor gradien gravitasi (GGT), yang serupa dengan solusi persamaan Poisson.

Karena sifatnya yang kecil, mendeteksi anomali ini memerlukan ketelitian yang jauh melebihi kemampuan saat ini – setidaknya lima kali lipat. Pada tingkat resolusi setinggi itu, banyak efek yang diketahui akan menimbulkan noise yang signifikan.

Strategi ini melibatkan melakukan pengukuran diferensial untuk meniadakan pengaruh kekuatan yang diketahui, sehingga mengungkapkan kontribusi yang halus namun tidak nol terhadap GGT.

Turyshev mengatakan misi tersebut akan menggunakan teknik pengukuran lokal yang mengandalkan serangkaian interferometer. Ini termasuk jangkauan laser intervensi, sebuah teknik yang dia tunjukkan Kembalikan gravitasi dan lanjutkan eksperimen iklim Misi GRACE-FO, sepasang pesawat ruang angkasa yang mengandalkan jangkauan laser untuk melacak lautan, gletser, sungai, dan air permukaan di Bumi.

Teknik yang sama juga akan digunakan untuk menyelidiki gelombang gravitasi oleh pesawat ruang angkasa yang diusulkan Antena interferometri laser (Lisa).

Pesawat ruang angkasa ini juga akan dilengkapi dengan interferometer atom yang digunakan Melambai Sifat atom untuk mengukur perbedaan fasa antara gelombang materi atom sepanjang jalur yang berbeda. Teknologi ini akan memungkinkan pesawat ruang angkasa mendeteksi keberadaan kebisingan non-gravitasi (aktivitas gaya dorong, tekanan radiasi matahari, gaya mundur termal, dll.) dan meniadakannya hingga tingkat yang diperlukan.

Sementara itu, terbang dalam formasi tetrahedral akan meningkatkan kemampuan pesawat ruang angkasa dalam membandingkan pengukuran.

“Pengukuran jarak laser akan memberi kita data yang sangat akurat mengenai jarak relatif dan kecepatan antar pesawat ruang angkasa,” kata Turyshev.

“Lebih jauh lagi, ketepatannya yang luar biasa akan memungkinkan kita mengukur rotasi konfigurasi tetrahedral relatif terhadap kerangka acuan inersia (melalui pengamatan Sagnac), sebuah tugas yang tidak dapat dicapai dengan cara lain apa pun. Dengan demikian, ini akan menciptakan konfigurasi tetrahedral yang memanfaatkan serangkaian indikator pengukuran lokal.”

Pada akhirnya, misi ini akan menguji sumber daya genetik pada skala terkecil, sesuatu yang selama ini masih sangat kurang. Meskipun para ilmuwan terus mengeksplorasi pengaruh medan gravitasi pada ruang-waktu, mereka masih terbatas pada penggunaan galaksi dan gugus galaksi sebagai lensa.

Contoh lainnya termasuk pengamatan objek kompak (seperti bintang katai putih) dan lubang hitam supermasif (SMBH) seperti Sagitarius A* – yang terletak di pusat Bima Sakti.

“Kami bertujuan untuk meningkatkan akurasi pengujian GR dan teori gravitasi alternatif lebih dari lima kali lipat.

Selain tujuan utama ini, tesis kami memiliki tujuan ilmiah tambahan, yang akan kami jelaskan secara rinci dalam makalah berikutnya. Hal ini termasuk menguji GR dan teori gravitasi lainnya, mendeteksi gelombang gravitasi dalam rentang mikrohertz – spektrum yang tidak dapat diakses oleh instrumen yang ada atau yang dibayangkan – dan mengeksplorasi aspek tata surya, seperti Planet 9 hipotetis, dan upaya lainnya.

Artikel ini awalnya diterbitkan oleh Alam semesta saat ini. Membaca Artikel asli.