Rumsonde beviser at Einstein havde ret

Et rumfartøj fra NASA har præsteret, hvad selv Einstein ikke troede, var muligt: at måle hans forudsagte indvirkninger af Jordens tyngdekraft på rummet.

10. maj 2011 af Ker Than, National Geographic News

To vigtige forudsigelser i Albert Einsteins almene relativitetsteori er ifølge forskere blevet bekræftet af NASA's Gravity Probe B-mission.

"Ved hjælp af dette skelsættende eksperiment har vi testet Einsteins univers, og Einstein holder vand," sagde en af de ledende forskere, Francis Everitt fra Stanford University i USA, på et pressemøde.

Gravity Probe B-missionen, som blev iværksat i 2004, gjorde brug af fire ultrapræcise gyroskoper – apparater, der bruges til at måle retning – som var anbragt ombord på en satellit for at måle to elementer i Einsteins teori om tyngdekraft.

Den geodætiske effekt

Det første er den geodætiske effekt, som er krumningen af rum og tid – eller rum-tid – omkring et legeme med tyngdetiltrækning som f.eks. en planet.

En almindelig måde at anskueliggøre den geodætiske effekt på er at se Jorden som en bowlingkugle og rum-tiden som en trampolin. Jordens tyngdefelt krummer rum-tiden på samme måde som en bowlingkugle tynger dugen i en trampolin ned.

Den anden effekt af tyngdekraften, som Gravity Probe B testede, er Lense-Thirring-effekten – på engelsk også kaldet frame-dragging – som er det fænomen, at en roterende genstand trækker rum-tidens stof med sig rundt.

Einstein troede det var umuligt

Til at udføre disse test brugte Gravity Probe B et såkaldt "stjernesigte" for at holde den ene ende rettet mod en enkelt stjerne, IM Pegasi, mens den var i polart kredsløb 644 km over Jorden.

Hvis vi boede i et newtonsk univers, hvor den geodætiske effekt og Lense-Thirring-effekten ikke eksisterede, ville gyroskoperne være rettet ind i forhold til stjernen for tid og evighed.

Men i Einsteins univers skulle rotationsakserne for Gravity Probe B's gyroskoper gradvis ændre sig på grund af Jordens masse og rotation.

"Hvis man forestiller sig Jorden neddyppet i honning, kan man også forestille sig, at honningen bliver trukket med rundt, og [en genstand i honningen] vil også blive trukket med rundt," siger Francis Everitt. "Det er det, der sker i gyroskopet."

Da de gennemgik dataene, fandt holdets medlemmer bevis for en vinkelændring i gyrokopernes orientering på omkring 6600 millibuesekunder i løbet af et år.

Et millibuesekund, forklarer Francis Everitt, "er tykkelsen af et menneskehår set på 16 kilometers afstand. Det er faktisk en ret lille vinkel, og det er den nøjagtighed, Gravity Probe B skulle opnå".

Ændringen er rent faktisk så lille, at Einstein ikke troede, det ville være muligt at måle den.

I sin bog fra 1953 "Betydningen af relativitet" skrev Einstein, at frame-dragging-effekterne "er til stede ifølge vores teori, selv om deres størrelse er så lille, at en bekræftelse af dem ved hjælp af laboratorieforsøg ikke kommer på tale".

Nyt lys på fjerne gåder?

Selv om resultaterne først offentliggøres nu, har satellitten Gravity Probe B afsluttet sit arbejde, og den blev taget ud af drift i december 2010.

Gravity Probe B har fået økonomisk støtte siden 1963 og er et af de længstvarende projekter i NASA's historie. Forskerne havde ideen til eksperimentet, før den nødvendige teknologi som f.eks. stjernesigtet og gyroskoperne overhovedet fandtes.

Sondens forgænger, Gravity Probe A, blev opsendt i 1976 og bekræftede ligeledes et vigtigt element i Einsteins almene relativitetsteori, nemlig at et ur på Jorden går langsommere end et ombord på et rumfartøj i kredsløb.

Selv om eksistensen af den geodætiske effekt og frame-dragging er almindeligt anerkendt, var det vigtigt at få dem bekræftet ved hjælp af eksperimenter, sagde Clifford Will, fysiker på Washington University i USA, på pressekonferencen.

"I dette tilfælde understøtter resultatet Einstein, men det havde det ikke behøvet," sagde han.

Derudover kan resultaterne, der i detaljer er bragt på nettet i Physical Review Letters, måske hjælpe videnskabsfolk til at forstå nogle af de voldsomste begivenheder i universet.

"Måling af den frame-dragging-effekt, der er forårsaget af Jordens rotation, har betydning langt ud over vores egen klode," siger Clifford Will, der ikke har medvirket i Gravity Probe B-projektet.

For eksempel, siger han, spiller frame-dragging sandsynligvis en rolle i forbindelse med udløsning af energiudladninger fra kvasarer, meget fjerne galakser, som i deres centre har supermassive sorte huller, der aktivt opsuger masse og roterer hurtigt om sig selv.

Måske er du interesseret i ...

Læs også