Un equipo internacional de investigadores de la NASA y la universidad ha encontrado la primera evidencia directa de que la Tierra está arrastrando el espacio y el tiempo a su alrededor a medida que gira.
Los investigadores creen que han medido el efecto, que se predijo por primera vez en 1918 mediante el uso de la teoría de la relatividad general de Einstein, al observar con precisión los cambios en las órbitas de dos satélites con rango de láser en órbita terrestre. Los investigadores observaron las órbitas del satélite de geodinámica láser I (LAGEOS I), una nave espacial de la NASA, y LAGEOS II, una nave espacial conjunta NASA / Agencia Espacial Italiana (ASI).
La investigación, publicada en la revista Nature, es la primera medición precisa de un efecto extraño que predice que una masa giratoria arrastrará el espacio a su alrededor. El efecto Lense-Thirring también se conoce como arrastre de fotogramas.
El equipo fue dirigido por el Dr. Ignazio Ciufolini de la Universidad de Lecce, Italia, y el Dr. Erricos C. Pavlis del Centro Conjunto de Tecnología del Sistema Terrestre, una colaboración de investigación entre el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, Greenbelt, Maryland, y el Universidad de Maryland, condado de Baltimore.
"La relatividad general predice que los objetos rotativos masivos deberían arrastrar el espacio-tiempo a su alrededor mientras rotan", dijo Pavlis. “El arrastre de cuadros es como lo que sucede si una bola de boliche gira en un fluido espeso como la melaza. Cuando la pelota gira, tira de la melaza alrededor de sí misma. Cualquier cosa atascada en la melaza también se moverá alrededor de la pelota. Del mismo modo, a medida que la Tierra gira, tira del espacio-tiempo en su vecindad alrededor de sí misma. Esto cambiará las órbitas de los satélites cerca de la Tierra ". El estudio es un seguimiento de un trabajo anterior en 1998, donde el equipo de autores informó la primera detección directa del efecto.
La medición anterior fue mucho menos precisa que el trabajo actual, debido a imprecisiones en el modelo gravitacional disponible en ese momento. Los datos de la misión GRACE de la NASA permitieron una gran mejora en la precisión de los nuevos modelos, lo que hizo posible este nuevo resultado.
"Descubrimos que el plano de las órbitas de LAGEOS I y II se desplazaba unos seis pies (dos metros) por año en la dirección de la rotación de la Tierra", dijo Pavlis. “Nuestra medición concuerda en un 99 por ciento con lo que predice la relatividad general, que está dentro de nuestro margen de error de más o menos cinco por ciento. Incluso si los errores del modelo gravitacional están desactivados en dos o tres veces los valores citados oficialmente, nuestra medición sigue siendo precisa al 10 por ciento o mejor ". Las mediciones futuras de Gravity Probe B, una nave espacial de la NASA lanzada en 2004, deberían reducir este margen de error a menos del uno por ciento. Esto promete decirle a los investigadores mucho más sobre la física involucrada.
El equipo de Ciufolini, utilizando los satélites LAGEOS, observó previamente el efecto Lense-Thirring. Recientemente se ha observado alrededor de objetos celestes distantes con campos gravitacionales intensos, como agujeros negros y estrellas de neutrones. La nueva investigación en torno a la Tierra es la primera medición directa y precisa de este fenómeno en el nivel de cinco a 10 por ciento. El equipo analizó un período de 11 años de datos de medición láser de los satélites LAGEOS desde 1993 hasta 2003, utilizando un método ideado por Ciufolini hace una década.
Las mediciones requirieron el uso de un modelo extremadamente preciso del campo gravitacional de la Tierra, llamado EIGEN-GRACE02S, que estuvo disponible solo recientemente, basado en un análisis de los datos de GRACE. El modelo fue desarrollado en el GeoForschungs Zentrum Potsdam, Alemania, por un grupo de investigadores co-principales de la misión GRACE junto con el Centro de Investigación Espacial de la Universidad de Texas en Austin.
LAGEOS II, lanzado en 1992, y su predecesor, LAGEOS I, lanzado en 1976, son satélites pasivos dedicados exclusivamente a la medición por láser. El proceso implica el envío de pulsos láser al satélite desde estaciones de medición en la Tierra y luego registrar el tiempo de viaje de ida y vuelta. Dado el valor conocido de la velocidad de la luz, esta medición permite a los científicos determinar con precisión las distancias entre las estaciones de medición láser en la Tierra y el satélite.
La NASA y la Universidad de Stanford, Palo Alto, California, desarrollaron la sonda de gravedad B. Comprobará con precisión pequeños cambios en la dirección de giro de cuatro giroscopios contenidos en un satélite de la Tierra que orbita a 400 millas directamente sobre los polos. El experimento pondrá a prueba dos teorías relacionadas con la Teoría de la relatividad general de Einstein, incluido el efecto Lense-Thirring. Estos efectos, aunque pequeños para la Tierra, tienen implicaciones de largo alcance para la naturaleza de la materia y la estructura del universo.
Fuente original: Comunicado de prensa de la NASA
