NASA's Gravity Probe Spacecraft Confirms Einstein's 'Warping of SpaceTime & Frame-Dragging'
NASA's Gravity Probe B (GP-B) mission has confirmed two key predictions derived from Albert Einstein's general theory of relativity, which the spacecraft was designed to test. The experiment, launched in 2004, used four ultra-precise gyroscopes to measure the hypothesized geodetic effect, the warping of space and time around a gravitational body, and frame-dragging, the amount a spinning object pulls space and time with it as it rotates.
GP-B determined both effects with unprecedented precision by pointing at a single star, IM Pegasi, while in a polar orbit around Earth. If gravity did not affect space and time, GP-B's gyroscopes would point in the same direction forever while in orbit. But in confirmation of Einstein's theories, the gyroscopes experienced measurable, minute changes in the direction of their spin while Earth's gravity pulled at them.
The findings are online in the journal Physical Review Letters.
"Imagine the Earth as if it were immersed in honey. As the planet rotates, the honey around it would swirl, and it's the same with space and time," said Francis Everitt, GP-B principal investigator at Stanford University. "GP-B confirmed two of the most profound predictions of Einstein's Universe, having far-reaching implications across astrophysics research. Likewise, the decades of technological innovation behind the mission will have a lasting legacy on Earth and in space."
GP-B is one of the longest running projects in NASA history, with agency involvement starting in the fall of 1963 with initial funding to develop a relativity gyroscope experiment. Subsequent decades of development led to groundbreaking technologies to control environmental disturbances on spacecraft, such as aerodynamic drag, magnetic fields and thermal variations. The mission's star tracker and gyroscopes were the most precise ever designed and produced.
GP-B completed its data collection operations and was decommissioned in December 2010.
"The mission results will have a long-term impact on the work of theoretical physicists," said Bill Danchi, senior astrophysicist and program scientist at NASA Headquarters in Washington. "Every future challenge to Einstein's theories of general relativity will have to seek more precise measurements than the remarkable work GP-B accomplished."
Innovations enabled by GP-B have been used in GPS technologies that allow airplanes to land unaided. Additional GP-B technologies were applied to NASA's Cosmic Background Explorer mission, which accurately determined the Universe's background radiation. That measurement is the underpinning of the Big Bang theory, and led to the Nobel Prize for NASA physicist John Mather.
Provided by The Daily Galaxy / nasa.gov
La sonda Gravity Probe B confirma dos predicciones de Einstein sobre el espacio-tiempo
La misión Gravity Probe B (GP-B) de la NASA ha confirmado dos predicciones clave derivadas de la Teoría de la Relatividad General de Einstein, algo para lo que la nave fue diseñada.
El experimento, lanzado en 2004, usó cuatro giroscopios ultra-precisos para medir el teorizado efecto geodético, la curvatura del espacio y el tiempo alrededor de un cuerpo gravitatorio, y el arrastre de marcos, cuánto tira del espacio y el tiempo un objeto giratorio cuando rota.
GP-B determinó ambos efectos con una precisión sin precedentes apuntando a una única estrella, IM Pegasi, mientras permanecía en una órbita polar alrededor de la Tierra. Si la gravedad no afectase al espacio y el tiempo, los giroscopios de GP-B apuntarían en la misma dirección para siempre mientras estuviese en órbita. Pero en la confirmación de las teorías de Einstein, los giroscopios experimentaron unos diminutos pero medibles cambios en la dirección de su giro, mientras que la gravedad de la Tierra tiraba de ellos.
Los hallazgos están on-line en la revista Physical Review Letters.
“Imagina que la Tierra estuviese inmersa en miel. Conforme rota el planeta, la miel a su alrededor giraría, y lo mismo pasa con el espacio y el tiempo”, dice Francis Everitt, investigador principal de GP-B en la Universidad de Stanford. “GP-B confirmó dos de las predicciones más profundas del universo de Einstein, que tienen implicaciones de gran alcance para toda la investigación astrofísica. De la misma forma, las décadas de innovación tecnológica tras la misión tendrán un duradero legado en la Tierra y el espacio”.
GP-B es uno de los proyectos de más larga duración de la historia de la NASA, dado que la implicación de la agencia empezó en otoño de 1963 con un patrocinio inicial para desarrollar un experimento de giroscopio para la relatividad. Posteriores décadas de desarrollo llevaron a innovadoras tecnologías para controlar las perturbaciones ambientales en la nave, tales como el arrastre aerodinámico, campos magnéticos y variaciones termales. El buscador de estrellas de la misión y los giroscopios fueron los más precisos jamás diseñados y producidos.
GP-B completó sus operaciones de recolección de datos y se puso fuera de servicio en diciembre de 2010.
“Los resultados de la misión tendrán un impacto a largo plazo sobre el trabajo de los físicos teóricos”, dice Bill Danchi, astrofísico sénior y científico del programa en las Oficinas Centrales de la NASA en Washington. “Cada futuro reto a la Teoría de la Relatividad General de Einstein tendrá que buscar medidas más precisas que las logradas en el notable trabajo de GP-B”.
Las innovaciones que ha permitido GP-B se han usado en la tecnología GPS que permite a los aviones aterrizar sin ayuda. Adicionales tecnologías de GP-B se aplicaron en la misión Explorador del Fondo Cósmico de la NASA, que determinó con precisión la radiación de fondo del universo. Tal medida es el sustento de la Teoría del Big Bang, y otorgó el Premio Nobel al físico de NASA John Mather.
La idea de satélite libre de arrastre desarrollada para GP-B hizo posibles un número de satélites de observación terrestres, incluyendo el Experimento de Recuperación Gravitatoria y Clima de la NASA y el Explorador de Campo Gravitatorio y Circulación Oceánica de estado estacionario de la Agencia Espacial Europea. Estos satélites proporcionaron las medidas más precisas de la forma de la Tierra, claves para una navegación precisa en tierra y mar, y una comprensión de la relación entre la circulación oceánica y los patrones del clima.
GP-B también empujó las fronteras del conocimiento y proporcionó un entrenamiento práctico de campo para 100 estudiantes de doctorado y 15 candidatos al grado de máster en universidades de todo Estados Unidos. También trabajaron en el proyecto más de 350 estudiantes universitarios y más de cuatro docenas de estudiantes de instituto junto a científicos e ingenieros aeroespaciales líderes en la industria y el gobierno. Una estudiante universitaria que trabajó en GP-B se convirtió en la primera mujer estadounidense en el espacio, Sally Ride. Otro fue Eric Cornell que ganó el Premio Nobel de Física en 2001.
“GP-B se añade al conocimiento base de la relatividad de formas importantes y su positivo impacto se sentirá en las carreras de los estudiantes cuya educación se verá enriquecida por el proyecto”, dice Ed Weiler, administrador asociado para la Junta de la Misión Científica de las Oficinas Centrales de la NASA.
Fuente Original: Ciencia Kanija / NASA
