Romsonde beviser at Einstein hadde rett

Et romfartøy fra NASA har klart det ikke en gang Einstein trodde var mulig: å måle hans forutsagte virkninger av Jordens gravitasjon på rommet.

10. mai 2011 av Ker Than, National Geographic News

To viktige forutsigelser i Albert Einsteins generelle relativitetsteori er ifølge forskere blitt bekreftet av NASAs Gravity Probe B-romferd.

"Ved hjelp av dette skjellsettende eksperimentet har vi testet Einsteins univers, og Einstein holder vann," sa en av de ledende forskerne, Francis Everitt ved Stanford University i USA, på et pressemøte.

Gravity Probe B-ferden, som startet i 2004, tok i bruk fire supernøyaktige gyroskoper – apparater som brukes til å måle retning – som var plassert om bord i en satellitt for å måle to elementer i Einsteins teori om gravitasjon.

Den geodetiske effekten

Det første er den geodetiske effekten, som er krumningen av rom og tid – eller romtid – rundt et legeme med gravitasjonstiltrekning, som f.eks. en planet.

En vanlig måte å forklare den geodetiske effekten på er å se Jorden som en bowlingkule og romtiden som en trampoline. Jordens gravitasjonsfelt krummer romtiden på samme måte som bowlingkulen tynger ned duken i en trampoline.

Den andre effekten av gravitasjonen som Gravity Probe B testet, er Lense-Thirring-effekten – på engelsk også kalt frame-dragging – som er det fenomenet at en roterende gjenstand trekker romtidens stoff med seg rundt.

Einstein trodde det var umulig

Til å utføre disse testene brukte Gravity Probe B en såkalt "stjerneplotter" for å holde den ene enden rettet mot en enkelt stjerne, IM Pegasi, mens den gikk i polar bane 644 km over Jorden.

Hvis vi bodde i Newtons univers, der den geodetiske effekten og Lense-Thirring-effekten ikke forekommer, ville gyroskopene være rettet inn mot stjernen i all evighet.

Men i Einsteins univers ville rotasjonsaksene for Gravity Probe Bs gyroskoper gradvis endre seg på grunn av Jordens masse og rotasjon.

"Hvis man forestiller seg Jorden dyppet ned i honning, kan man også forestille seg at honningen blir trukket med rundt, og [en gjenstand i honningen] vil også bli trukket med rundt," sier Francis Everitt. "Det er det som skjer i gyroskopet."

Da de gikk gjennom dataene, fant gruppens medlemmer bevis for en vinkelendring i gyrokopenes orientering på ca. 6600 millibuesekunder i løpet av et år.

Et millibuesekund, forklarer Francis Everitt, "er tykkelsen av et menneskehår sett på 16 kilometers avstand. Det er en svært liten vinkel, og det er nettopp denne nøyaktigheten Gravity Probe B skulle oppnå".

Endringen er faktisk så liten at Einstein ikke trodde det ville være mulig å måle den.

I sin bok fra 1953 "The Meaning of Relativity" skrev Einstein at frame-dragging-effektene "er ifølge vår teori til stede selv om deres størrelse er så liten at en bekreftelse av dem ved hjelp av laboratorieforsøk ikke kommer på tale".

Nytt lys på fjerne gåter?

Selv om resultatene først offentliggjøres nå, har satellitten Gravity Probe B avsluttet sitt arbeid, og den ble tatt ut av drift i desember 2010.

Gravity Probe B har fått økonomisk støtte siden 1963 og er et av de mest langvarige prosjektene i NASAs historie. Forskerne hadde ideen til eksperimentet før den nødvendige teknologien som "stjerneplotteren" og gyroskopene overhodet fantes.

Sondens forgjenger, Gravity Probe A, ble skutt opp i 1976 og bekreftet også et viktig element i Einsteins generelle relativitetsteori, nemlig at en klokke på Jorden går langsommere enn en klokke om bord i et romfartøy i bane.

Selv om eksistensen av den geodetiske effekten og frame-dragging er allment anerkjent, var det viktig å få dem bekreftet ved hjelp av eksperimenter, sa Clifford Will, fysiker ved Washington University i USA, på pressekonferansen.

"I dette tilfellet underbygger resultatet Einsteins teori, men det behøvde ikke å være utfallet," sa han.

I tillegg kan resultatene, som i detalj er lagt ut på nettet i Physical Review Letters, kanskje hjelpe vitenskapsfolk til å forstå noen av de voldsomste begivenhetene i universet.

"Måling av frame-dragging-effekten som forårsakes av Jordens rotasjon, har betydning langt utover vår egen klode," sier Clifford Will, som ikke har deltatt i Gravity Probe B-prosjektet.

For eksempel, sier han, spiller frame-dragging trolig en rolle i forbindelse med utløsning av energiutladninger fra kvasarer, svært fjerne galakser, som i sentrum har supermassive svarte hull som aktivt suger til seg masse og roterer raskt rundt seg selv.

Kanskje du er interessert i ...

Les også