Vesmírná sonda GP-B potvrdila zakřivení časoprostoru v blízkosti těles s velkou gravitací

06. 05. 2011

Gravitace Vesmírné sondy Časoprostor

Přístroje vesmírné sondy NASA byly vyvíjeny s cílem potvrdit dvě z klíčových teorií popisujících zakřivení časoprostoru, které vycházejí z obecné teorie relativity Alberta Einsteina. Mise GP-B (Gravity Probe B) začala už v roce 2004, kdy se s pomocí rakety Delta II dostala na polární oběžnou dráhu Země. Hlavní část mise pak skončila v roce 2005, kdy došlo tekuté helium nutné pro chod přístrojů na palubě. K úplnému ukončení operací sondy došlo v prosinci 2010. Hlavní vědeckou zbraní výzkumné družice byly čtyři ultra-přesné gyroskopy, které se skládaly z do té doby nejdokonalejších koulí. Shrnutí výsledků mise, jejíž měření byla analyzována až donedávna, vyjde v květnovém čísle vědeckého magazínu Physical Review Letters.

Geodetický efekt

zakřivení časoprostoru v gravitačním poli tělesa. S pomocí sondy GP-B byla potvrzena teorie vycházející z einsteinovy obecné teorie relativity, která vliv hmotných těles na zakřivení časoprostoru předpokládala.

Image credit:

Data získaná díky sondě GP-B potvrdila zakřivení časoprostoru v gravitačním poli Země (tzv. geodetický efekt). Tento efekt je podobný tomu, co můžeme pozorovat když položíme olověnou kouli na odrazovou plochu trampolíny, časoprostor se v okolí Země deformuje podobně jako gumová plachta trampolíny kolem těžké koule. Později se sondě GP-B podařilo potvrdit také druhou teorii, která popisuje podobný efekt na časoprostor způsobený rotací tělesa, nazývaný Lens-Thirringův jev.

Samotná analýza dat se ukázala jako poměrně složitá záležitost, protože téměř dokonalá zrcadla gyroskopů sondy přeci jen obsahovala nějaké nepřesnosti, které do měření vnesly šum, ve kterém se například ztrácel vliv Lens-Thirringova jevu. Několik let po dokončení hlavních operací mise trvala analýza, která se snažila eliminovat tento šum, v roce 2008 ale došlo k ukončení financování ze strany NASA. Vedoucí projektu Francis Everitt nakonec získal finance v soukromé sféře a pokračoval v analýze dál. Ačkoliv se podařilo částečně šum eliminovat, bylo to pouze za cenu ztráty přesnosti.

Ani jeden z objevů, které sonda svým pozorováním umožnila, nemá v současnosti příliš praktického využití, ovlivní hlavně teoretické fyziky popisující vesmír, jeho složení a procesy, které v něm probíhají. Význam však má samotná sonda GP-B, jejíž vývoj byl podmíněn často zcela novými technologiemi, které teď nacházejí uplatnění jinde než ve výzkumu časoprostoru. Za zmínku určitě stojí zdokonalení služeb poskytovaných GPS satelity umožňující například přistání letadel bez asistence pilota. Výzkum při konstrukci sondy GP-B byl také uplatněn u několika dalších družic pozorujících Zemi, jako je například  evropský satelit GOCE nebo americký GRACE.