Un team internazionale di ricercatori della NASA e universitari ha trovato le prime prove dirette che la Terra trascina spazio e tempo attorno a sé mentre ruota.
I ricercatori ritengono di aver misurato l'effetto, previsto per la prima volta nel 1918 utilizzando la teoria della relatività generale di Einstein, osservando con precisione i cambiamenti nelle orbite di due satelliti laser orbitanti attorno alla Terra. I ricercatori hanno osservato le orbite del Laser Geodynamics Satellite I (LAGEOS I), un veicolo spaziale della NASA, e del LAGEOS II, un veicolo spaziale congiunto della NASA / Agenzia spaziale italiana (ASI).
La ricerca, riportata sulla rivista Nature, è la prima misurazione accurata di un bizzarro effetto che prevede che una massa rotante trascinerà lo spazio attorno ad essa. L'effetto Lense-Thirring è anche noto come trascinamento dei fotogrammi.
Il team era guidato dal Dr. Ignazio Ciufolini dell'Università di Lecce, in Italia, e dal Dott. Erricos C. Pavlis del Centro congiunto per la tecnologia dei sistemi terrestri, una collaborazione di ricerca tra il Goddard Space Flight Center della NASA, Greenbelt, Md. E il Università del Maryland Contea di Baltimora.
"La relatività generale prevede che enormi oggetti rotanti dovrebbero trascinare lo spazio-tempo attorno a loro mentre ruotano", ha detto Pavlis. “Il trascinamento dei frame è come quello che succede se una palla da bowling gira in un fluido denso come la melassa. Mentre la palla gira, tira la melassa su se stessa. Tutto ciò che è bloccato nella melassa si muoverà anche attorno alla palla. Allo stesso modo, mentre la Terra ruota, tira lo spazio-tempo nelle sue vicinanze attorno a se stesso. Ciò sposterà le orbite dei satelliti vicino alla Terra. " Lo studio fa seguito a precedenti lavori del 1998, in cui il team degli autori ha riportato il primo rilevamento diretto dell'effetto.
La misurazione precedente era molto meno accurata dell'attuale lavoro, a causa delle imprecisioni nel modello gravitazionale disponibile al momento. I dati della missione GRACE della NASA hanno consentito un notevole miglioramento della precisione dei nuovi modelli, rendendo possibile questo nuovo risultato.
"Abbiamo scoperto che il piano delle orbite di LAGEOS I e II si spostava di circa due metri all'anno nella direzione della rotazione terrestre", ha detto Pavlis. “La nostra misurazione concorda con il 99 percento con quanto previsto dalla relatività generale, che rientra nel nostro margine di errore di più o meno il cinque percento. Anche se gli errori del modello gravitazionale vengono cancellati di due o tre volte i valori quotati ufficialmente, la nostra misurazione è ancora accurata al 10 percento o migliore. Le misurazioni future di Gravity Probe B, un veicolo spaziale della NASA lanciato nel 2004, dovrebbero ridurre questo margine di errore a meno dell'uno percento. Questo promette di dire ai ricercatori molto di più sulla fisica coinvolta.
Il team di Ciufolini, usando i satelliti LAGEOS, aveva precedentemente osservato l'effetto Lense-Thirring. Di recente è stato osservato intorno a lontani oggetti celesti con intensi campi gravitazionali, come buchi neri e stelle di neutroni. La nuova ricerca sulla Terra è la prima misurazione diretta e precisa di questo fenomeno dal 5 al 10 percento. Il team ha analizzato un periodo di 11 anni di dati di raggio laser dai satelliti LAGEOS dal 1993 al 2003, utilizzando un metodo ideato da Ciufolini un decennio fa.
Le misurazioni hanno richiesto l'uso di un modello estremamente accurato del campo gravitazionale terrestre, chiamato EIGEN-GRACE02S, che è diventato disponibile solo di recente, sulla base di un'analisi dei dati GRACE. Il modello è stato sviluppato presso il GeoForschungs Zentrum Potsdam, in Germania, da un gruppo che è co-principale investigatore della missione GRACE insieme al Center for Space Research dell'Università del Texas ad Austin.
LAGEOS II, lanciato nel 1992, e il suo predecessore, LAGEOS I, lanciato nel 1976, sono satelliti passivi dedicati esclusivamente al raggio laser. Il processo prevede l'invio di impulsi laser al satellite da stazioni distanti sulla Terra e quindi la registrazione del tempo di viaggio di andata e ritorno. Dato il valore noto per la velocità della luce, questa misurazione consente agli scienziati di determinare con precisione le distanze tra le stazioni laser che spaziano sulla Terra e il satellite.
La NASA e la Stanford University, Palo Alto, California hanno sviluppato la sonda di gravità B. Verificherà con precisione piccoli cambiamenti nella direzione di rotazione di quattro giroscopi contenuti in un satellite terrestre in orbita di 400 miglia direttamente sopra i poli. L'esperimento metterà alla prova due teorie relative alla Teoria della relatività generale di Einstein, incluso l'effetto Lense-Thirring. Questi effetti, sebbene piccoli per la Terra, hanno implicazioni di vasta portata per la natura della materia e la struttura dell'universo.
Fonte originale: Comunicato stampa della NASA
