To satellitter som havnet i et utilsiktet elliptisk kretsløp, beviser den generelle relativitetsteoriens beskrivelse av den gravitasjonelle rødforskyvningen bedre enn tidligere eksperimenter.
Einsteins generelle relativitetsteori har nok en gang blitt testet. Og – overraskelse! – den stemmer fremdeles.
I to artikler i Physical Review Letters (1 og 2) forteller to forskergrupper som har arbeidet uavhengig av hverandre, at den generelle relativitetsteoris beskrivelsen om hvordan tiden forløper i et gravitasjonsfelt – beskrevet ved den såkalte gravitasjonelle rødforskyvningen – holder med enda større presisjon enn det som ble påvist i 1976 med Gravity Probe A.
Der hvor Gravity Probe A var en dedikert satellitt til formålet, har den nye målingen blitt foretatt med to satellitter som egentlig skulle ha blitt brukt i det europeiske satellitt-navigasjonssystemet Galileo.
Sendt ut i elliptisk bane
De to Galileo-satellittene ble i 2014 sendt opp i en helt feilaktig bane, fordi en kuldebro fikk en drivstoffslange på en russisk rakett til å fryse til is.
Riktignok har det i ettertid lyktes å rette opp litt på de elliptiske banene, men det er fremdeles slik at satellittene to ganger hver dag stiger og faller 8500 kilometer i Jordens gravitasjonsfelt.
Forskerne ble tidlig klar over at dette var en unik mulighet til å se hvordan satellittenes svært nøyaktige tidssignal fra en hydrogen-maser (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) – som er stabilisert til en nøyaktighet på ett sekund per tre millioner år – endrer seg på disse berg-og-dalbane-turene i gravitasjonsfeltet.
En forskergruppe ledet av Pacôme Delva fra Sorbonne Universités i Paris la i 2015 fram et forslag til hvordan man kunne oppnå en nøyaktig måling av den gravitasjonelle rødforskyvningen med de to Galileo-satellittene.
- Ultranøyaktige atom-ur: Kan vise høydeforskjeller på ulike steder ned til én centimeter (Ekstra)
Målinger i mer enn 1000 dager
Nå har forskergruppen hans foretatt denne analysen basert på data fra 1008 dager. De har fastslått at det relative avviket i den målte rødforskyvningen i forhold til den teoretisk forutsagte, er (0,19 ± 2,48) x 10^-5.
Det er en forbedring med en på faktor 5,6 i forhold til de eksperimentene som ble gjennomført for over 40 år siden med Gravity Probe A.
En forskergruppe ledet av Sven Herrmann fra Universität Bremen i Tyskland, har gjennomført en uavhengig analyse av signalene. Den rapporterer en forbedring med en faktor på 4.
Den største utfordringen for forskergruppene har vært å eliminere en rekke systematiske feilkilder, som både omfatter påvirkning fra Jordens magnetfelt, temperaturvariasjoner og en liten effekt som skyldes Solens strålingstrykk.
Det at to forskergrupper har gjennomført hver sin kompliserte analyse, øker sjansene for at dette er utført korrekt.
Artikkelen ble først publisert på ing.dk
