Gravity Probe B bekrefter relativitetsteorien

Av Erik Tronstad

Omsider er de aller første resultatene av observasjonene gjort av Gravity Probe B lagt frem. De foreløpige resultatene av den ene av de to relativistiske effektene som satellitten skulle undersøke, er i god overenstemmelse med relativitetsteorien.

Tegningen er et forsøk på å illustrere hvordan romtiden krummes av og rundt Jorden. Rundt Jorden går Gravity Probe B i bane, med rotasjonsaksen rettet mot stjernen IM Pegasi. Den ses oppe til venstre. De røde og gule pilene skal markere hvordan rotasjonsaksen til Gravity Probe B endrer retning på grunn av krumningen av romtiden rundt Jorden. (James Overduin og Pancho Eekels)

Albert Einsteins generelle relativitetsteori er en teori om gravitasjon, en langt mer avansert og dekkende teori enn den Isaac Newton i sin tid lanserte. Den generelle relativitetsteorien forutsier en del fenomener som er svært små og svake på Jorden og i Jordens omgivelser. To av dem er den geodetiske effekten og Lense-Thirring effekten.

Den geodetiske effekten går ut på at Jorden krummer romtiden rundt seg. Lense-Thirring effekten går ut på at når Jorden roterer, drar den med seg romtiden i rotasjonen.

Begge effektene er svært små og vanskelige å måle og påvise. Det eneste formålet med Gravity Probe B, var å forsøke å påvise de to effektene og måle styrken av dem.

På et møte i American Physical Society 14. april 2007 la Francis Everitt frem de første resultatene fra Gravity Probe B. Everitt er vitenskapelig leder for prosjektet. Den foreløpige konklusjonen er at verdien som Gravity Probe B har funnet for den geodetiske effekten, stemmer helt med den som Einsteins relativitetsteori forutsier, med en usikkerhet på bare 1 %.

Lense-Thirring-effekten er om lag 170 ganger svakere enn den geodetiske effekten. Derfor er den mye vanskeligere å måle. Ennå regner man med å bruke omtrent åtte måneder på å bearbeide målingene av denne effekten, før man kan si noe om hvilken verdi Gravity Probe B har funnet for den.

Gravity Probe B ble skutt opp 20. april 2004, for tre år siden i overimorgen. Frem til slutten av september 2005 gjorde satellitten ekstremt nøyaktige målinger av retningen på sin egen rotasjonsakse. Den var hele tiden rettet mot stjernen IM Pegasi. I prinsippet målte man hvordan rotasjonsaksen endret seg på grunn av de to relativistiske effektene omtalt ovenfor. Fra disse målingene kan man finne ut hvor sterke de to effektene er og om disse verdiene stemmer med Einsteins relativitetsteori.

Fra august 2004 til august 2005 sendte satellitten omtrent 1 TB (én terabyte) med data tilbake til Jorden. Hittil har forskerne brukt 1,5 år på å bearbeide og analysere dataene. Først ved utgangen av 2007 regner forskerne med å kunne legge frem sine endelige resultater fra dette arbeidet.

For å kunne gjøre målingene sine, måtte noe av instrumenteringen i Gravity Probe B kjøles ned til nær det absolutte nullpunktet. Det ble gjort ved hjelp av flytende helium i en tank om bord. Heliumet fordampet langsomt utover i ferden. Innsamlingen av data fra satellitten ble avsluttet 29. september 2005, da det ikke var mer flytende helium igjen i tanken. Etter det kunne ikke instrumentene holdes tilstrekkelig nedkjølt.

Du kan lese mye mer om Gravity Probe B, de to relativistiske effektene og hvordan de er blitt målt i Gravity Probe B skal teste relativitetsteorien (eRomfart 2004-104).