El sistema solar como un gran laboratorio para la gravedad (o ideas sobre la anomalía de las sondas Pioneer)

Por Francisco R. Villatoro, el 28 enero, 2008. Categoría(s): General

Hay muchos problemas todavía por resolver en relación a la gravedad en nuestro universo cercano, nuestro sistema solar (“Is the physics within the Solar system really understood?” Lämmerzahl, Preuss, Dittus, 2006). Entre ellos, destaca la anomalía de las sondas Pioneer, que aparentemente se han estado desacelerando levemente tras abandonar la órbita de Saturno (unos (8.74 ± 1.33)×10^(-10) m/s^2 dirigidos hacia el Sol). La sonda Pionner 10 se debe encontrar a unas 80 UA (unidades astronómicas) y fue contactada por última vez el 27 de abril de 2002, aparentemente ha dejado de emitir; la Pionner 11 se debe encontrar a unas 30 UA y dejo de emitir el 30 de septiembre de 1995. Esta aceleración ha sido observada como un efecto Doppler muy pequeño en las señales que recibimos de la sonda. Efectos similares se han observado en las sondas Galileo (unos (8 ± 3)×10^(-10) m/s^2 a unas 5 UA) y Ulysses (unos (12 ± 3)×10^(-10) m/s^2 a una distancia variable entre 1.3 y 5.4 UA). Muy interesantes es esta presentacion en PowerPoint.

¿Qué puede explicar esta anomalía? Aparentemente, el gas interplanetario o interestelar no explica la anomalía (tendría que ser unos 30 mil veces más denso). La existencia de masas desconocidas en el Sistema Solar (planetas, cometas, o similares) también se puede descartar ya que deberían tener una masa similar a la de nuestra Tierra lo que no es compatible con las mejores observaciones actuales. Otras explicaciones como que el Sol se está acelerando, o efectos locales debidos a la expansión del propio Universo, parece que se pueden descartar también.

Hay muchas posibles explicaciones basadas en la existencia de “Nueva Fïsica”, modificaciones de la gravedad como por ejemplo (“Pioneer anomaly: a drift in the proper time of the spacecraft“, Zaveri, 2008). Sin embargo, no podemos descartar que la anomalía sea debida a causas internas en la propia nave, sólo 65 W de radiación térmica emitida en la dirección correcta basta para explicarla, lo que supone sólo un 3% del calor generado por los generadores termoeléctricos radiactivos (RTG, basados en radioisótopos) que utilizan las Pioneer. Las sondas han emitido información sobre la cantidad de calor que emiten, que se conoce con gran precisión, pero lo que explica la anomalía es la anisotropía en el patrón de esta emisión, algo que aparece en los datos telemétricos recibidos.

“Pioneer Anomaly: Evaluating Newly Recovered Data”, Toth, Turyshev, 2007

¿Pero cómo podemos saber cómo es la distribución de calor emitida por las sondas? La técnica estándar es modelar mediante elementos finitos la sonda y tratar de resolver un problema inverso (“Pioneer Anomaly: Evaluating Newly Recovered Data“, Toth, Turyshev, 2007). Sin embargo, los cálculos requieren conocer la geometría detallada de la sonda y el coeficiente de emisividad infrarroja en todos los puntos de su superficie. Esta información no está disponible, sobre todo por que las propiedades de las superficies pueden haber cambiado mucho debido al envejecimiento de la sonda (con más de 30 años de edad) en el espacio profundo.

“Pioneer Anomaly: Evaluating Newly Recovered Data”, Toth, Turyshev, 2007

Actualmente los resultados explican muy bien los resultados telemétricos enviados por la sonda (como la figura de la distribución de calor en los dos RTG), pero aún así son muy pobres y no permiten explicar completamente la anomalía. Mejoras en estos modelos numéricos parecen muy prometedoras, quizás más que cambios en las leyes físicas de la gravedad. Quizás no necesitamos tantos imitadores de Einstein sino más ingenieros (¿Por qué quiero ser ingeniero?).



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