I ricercatori hanno confermato due previsioni della teoria della relatività generale di Albert Einstein, concludendo uno dei progetti più lunghi della NASA. Il primo è l'effetto geodetico, ovvero la deformazione dello spazio e del tempo attorno a un corpo gravitazionale. Il secondo è il trascinamento dei fotogrammi, ovvero la quantità di oggetti rotanti che trascina spazio e tempo mentre ruota.
Gravity Probe-B ha determinato entrambi gli effetti con una precisione senza precedenti indicando una singola stella, IM Pegasi, mentre si trovava in un'orbita polare attorno alla Terra. Se la gravità non influenzasse lo spazio e il tempo, i giroscopi di GP-B punterebbero nella stessa direzione per sempre mentre sono in orbita. Ma a conferma delle teorie di Einstein, i giroscopi subirono misurabili, minuscoli cambiamenti nella direzione del loro giro, mentre la gravità terrestre li attirava.
Il progetto è stato in lavorazione per 52 anni.
I risultati sono online nella rivista Physical Review Letters.
"Immagina la Terra come se fosse immersa nel miele", ha detto Francis Everitt, investigatore principale di Gravity Probe-B presso la Stanford University. "Man mano che il pianeta ruota, il miele che lo circonda vorticherebbe, ed è lo stesso con lo spazio e il tempo", "GP-B ha confermato due delle previsioni più profonde dell'universo di Einstein, con implicazioni di vasta portata nella ricerca astrofisica. Allo stesso modo, i decenni di innovazione tecnologica alla base della missione avranno un'eredità duratura sulla Terra e nello spazio. "
La NASA iniziò lo sviluppo di questo progetto a partire dall'autunno del 1963 con il finanziamento iniziale per sviluppare un esperimento di giroscopio di relatività. I successivi decenni di sviluppo hanno portato a tecnologie rivoluzionarie per il controllo dei disturbi ambientali sui veicoli spaziali, quali resistenza aerodinamica, campi magnetici e variazioni termiche. Il tracker stellare e i giroscopi della missione erano i più precisi mai progettati e prodotti.
GP-B ha completato le operazioni di raccolta dei dati ed è stato ritirato dal servizio nel dicembre 2010.
"I risultati della missione avranno un impatto a lungo termine sul lavoro dei fisici teorici", ha affermato Bill Danchi, senior astrofisico e scienziato del programma presso la sede della NASA a Washington. "Ogni futura sfida alle teorie della relatività generale di Einstein dovrà cercare misurazioni più precise rispetto al notevole lavoro svolto da GP-B."
Le innovazioni abilitate da GP-B sono state utilizzate nelle tecnologie GPS che consentono agli aerei di atterrare senza aiuto. Ulteriori tecnologie GP-B sono state applicate alla missione Cosmic Background Explorer della NASA, che ha determinato con precisione la radiazione di fondo dell'universo. Quella misurazione è alla base della teoria del big bang e ha portato al premio Nobel per il fisico della NASA John Mather.
Il concetto di satellite senza trascinamento lanciato da GP-B ha reso possibile un numero di satelliti per l'osservazione della Terra, tra cui l'Esperimento sul recupero di gravità e il clima della NASA e il campo di gravità dell'Agenzia spaziale europea e l'Esploratore di circolazione oceanica allo stato stazionario. Questi satelliti forniscono le misure più precise della forma della Terra, fondamentali per una navigazione precisa sulla terra e sul mare e la comprensione della relazione tra circolazione oceanica e modelli climatici.
GP-B ha anche avanzato le frontiere della conoscenza e fornito un campo di addestramento pratico per 100 studenti di dottorato e 15 candidati di master nelle università degli Stati Uniti. Oltre 350 studenti universitari e più di quattro dozzine di studenti delle scuole superiori hanno lavorato al progetto con importanti scienziati e ingegneri aerospaziali dell'industria e del governo. Uno studente universitario che ha lavorato al GP-B è diventato il primo astronauta femminile nello spazio, Sally Ride. Un altro è stato Eric Cornell che ha vinto il premio Nobel per la fisica nel 2001.
"GP-B si aggiunge alla base di conoscenze sulla relatività in modi importanti e il suo impatto positivo si farà sentire nelle carriere degli studenti la cui istruzione è stata arricchita dal progetto", ha affermato Ed Weiler, amministratore associato della direzione della missione scientifica presso la sede della NASA.
Fonti: NASA, Stanford University
