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Am 5. Oktober 1998 veröffentlichte die Zeitschrift Physical Review Letters in ihrer Ausgabe 81 einen Artikel mit dem Titel:

**Indication, from Pioneer 10/11, Galileo, and Ulysses Data,**of an Apparent Anomalous, Weak, Long-Range Acceleration.

John D. Anderson, Philip A. Laing, Eunice L. Lau,
Anthony S. Liu, Michael Martin Nieto und Slava G. Tuyshev

.....Referenz
: PACS-Nummern: 04.80.-y, 95,Eg, 95.55.Pe

.....Nachfolgend
das Abstract, zuerst auf Englisch, dann seine Übersetzung ins Französische:

Pioneer X

.....Es folgt
eine Zusammenfassung des Artikels mit einigen Auszügen.

....Die Erforschung
der fernen Planeten begann 72 mit dem Start von Pioneer 10, gefolgt von Pioneer 11 im Jahr 73. Nach einem Schleudereffekt beim Vorbeiflug an Jupiter und Saturn nahmen beide Sonden hyperbolische Bahnen ein, die sie folglich das Sonnensystem verlassen lassen. Obwohl Pioneer 10 noch immer Signale sendet, hat die NASA diese Mission offiziell am 31. März 1997 beendet, als die Sonde eine Entfernung von 67 astronomischen Einheiten von der Sonne hatte. Das Funksystem von Pioneer 11 fiel seinerseits am ersten Oktober 1990 aus, als diese zweite Sonde 30 astronomische Einheiten von der Sonne entfernt war. Wie dem auch sei, sind diese Sonden aufgrund ihrer ausgezeichneten Stabilisierung durch Rotation sehr gute Geräte für dynamische Studien. Beschleunigungsmessungen (tatsächlich Verzögerungsmessungen) können durchgeführt werden, indem die Messungen über fünf Tage gestaffelt werden, was zu einer Bewertungsgenauigkeit von ~ 10-10 cm/s2 führt. Man hat also die Bahnen dieser beiden Geräte beim JPL (Jet Propulsion Laboratory, in der Abteilung DSN (Deep Space Network)) analysiert. Bei dieser Art von Analyse hat man selbstverständlich die Störungen durch die Planeten, den Strahlungsdruck, den Effekt des interplanetaren Mediums und die Effekte der Allgemeinen Relativitätstheorie berücksichtigt. Kurz, alle Vorsichtsmaßnahmen wurden getroffen, um ein Analyseergebnis zu erhalten, das alle bekannten Ursachen von Abweichungen gegenüber einer einfachen Kepler-Bahn ausschließt. Ab 1980, als der Effekt des Strahlungsdrucks (der mit r-2 abnimmt), der in 20 astronomischen Einheiten Entfernung eine Beschleunigung von weniger als 5 x 10-8 cm/s2 bewirkt, vernachlässigt werden konnte, berichteten die Analysen von einer anomalen Komponente der Verzögerung, einer „zur Sonne gerichteten Beschleunigung" (um den im Artikel verwendeten Begriff aufzugreifen), deren typischer Wert betrug: (8 � 3) 10-8 cm/s2. Wir haben dann erwogen, dass dieser Effekt zurückzuführen sein könnte auf:

• das Gravitationsfeld des Kuipergürtels
• das Gravitationsfeld der Galaxie
• Fehler in den Ephemeriden
• Standardfehler bei der Bewertung der Position der Erde
• Präzessions- und Nutationsphänomene.

....Aber keine dieser „Kräfte" vermochte einen solchen Effekt zu rechtfertigen: es fehlten drei Größenordnungen. Man hat sich dann vorgestellt, dass das Phänomen auf den Leistungsabfall der Plutonium-Stromgeneratoren zurückzuführen sein könnte. Aber diese Ursache wurde ausgeschlossen, denn wäre es so gewesen, hätte das Phänomen zeitlich in Abhängigkeit vom Leistungsabfall dieser Bordstromquellen variiert. So sind wir zu dem Schluss gelangt, dass die Sonden eine zur Sonne gerichtete Beschleunigung erfuhren von:

....- ( 8.09 � 0.20 ) 10-8 cm/s2 für Pioneer 10
....- ( 8.56 � 0.15 ) 10-8 cm/s2 für Pioneer 11

....Diese Werte änderten sich nicht, bei einer Empfindlichkeit von 2 10-8 cm/s2 in einem Entfernungsbereich von 40 bis 60 astronomischen Einheiten. Wir dachten dann an den Effekt einer Widerstandskraft, einer Wirkung der Viskosität des umgebenden Mediums, proportional zur Geschwindigkeit der Sonden. Aber das war kaum glaubwürdig, insofern die Bahnen dieser beiden Sonden ziemlich von einer radialen Bahn in Bezug auf die Sonne abweichen.

...Wir dehnten dann unsere Analysen auf zwei weitere Sonden aus: Galileo und die Sonde Ulysses, deren Bahn außerhalb der Ekliptikebene liegt. Enorme Datenmengen waren verfügbar, betreffend die Doppler-Effekt-Messungen. Es erschien schnell unmöglich, irgendetwas aus den mit der Sonde Galileo verbundenen Daten zu extrahieren, angesichts des nicht vernachlässigbaren Effekts des Strahlungsdrucks, der mit der Sonne zusammenhängt. Dagegen hat die Analyse der Ulysses betreffenden Daten eine Beschleunigung unbekannten Ursprungs aufgedeckt, stets zur Sonne gerichtet, im Wert von:

...- ( 12 � 3 ) 10-8 cm/s2

...Da wir dasselbe Phänomen mit diesem dritten Gerät wiederfanden, dachten wir dann, dass es sich um einen Fehler im verwendeten Code handeln könnte. Wir wechselten daher das Analysewerkzeug und verwendeten CHASMP (Compact High Accuracy Motion Program): keine Veränderung. Wir wurden dazu geführt, zu erwägen, dass die Atomuhren „mit der Zeit driften" könnten oder sogar unterschiedliche Werte an verschiedenen Punkten der Erde liefern (...).

...Dessen ungeachtet fand man für Galileo dasselbe Phänomen ( 8 � 3 ) 10-8 cm/s2: Aber die Nähe der Sonne bewirkte, dass dieser Wert dann praktisch gleich dem aus dem Effekt des Strahlungsdrucks resultierenden war (der dagegen von Pioneer 10, Pioneer 11 und Ulysses völlig vernachlässigt werden konnte).

...Man dachte dann an eine unbekannte Wechselwirkung zwischen den von den Wellen ausgehenden Photonen und dem Sonnenwind (...). Die Diskussionen betrafen dann zukünftige Missionen wie „Pluto Express" und „Solar Probe".

..Wir haben uns gefragt, ob dieser Effekt nicht der Anwesenheit von dunkler Materie im Sonnensystem zuzuschreiben sein könnte, aber diese Art der Interpretation implizierte die Anwesenheit einer Menge dunkler Materie von mehr als 3 10-4 Sonnenmassen. Aber das würde dann der Zuverlässigkeit der Genauigkeit der Ephemeriden widersprechen, die auf der sichtbaren Masse beruhen. Man weiß, dass eine parasitäre Masse von zwei Größenordnungen weniger ausreichen würde, um beobachtbare Störungen zu erzeugen, auch für so weit entfernte Objekte wie Uranus. Die Spur der dunklen Materie musste also aufgegeben werden, ebenso wie die Hypothese eines Schwarms „massiver Neutrinos".

..Man hat dann erwogen, das Gravitationspotenzial zu modifizieren, indem man die Hinzufügung einer Yukawa-Kraft berücksichtigt. Die Referenz ist:

..M.M Nieto and T Goldman, Phys. Rev. Rep. 205 , 221 (1991) ; 216 , 343 (1992).

..Das Gravitationspotenzial wird dann:

l ist der Wirkungsradius dieser neuen Kraft. Diese Art von Modell führt zu einer konstanten Beschleunigung:

wobei a1 die Newtonsche Beschleunigung in der Entfernung r1 = eine astronomische Einheit ist. Wir haben auch andere Modelle betrachtet, in denen das Newtonsche Gesetz modifiziert wird. Dessen ungeachtet sollte diese Modifikation des Newtonschen Gesetzes dann einen Einfluss auf die Umlaufbahnen der Planeten des Sonnensystems haben. Für Planeten wie Mars sind Sonden vom Typ Viking in der Lage, Variationen der orbitalen Parameter in der Größenordnung von hundert Metern zu entdecken. Durch Kombination der Effekte, die sowohl Mars als auch die Erde erleiden würden, wäre die Messgenauigkeit dann 150 Meter. Nun:

The Pioneer effect is not seen.... a large error here would cause inconsistencies withe the overall planetary ephemeris.

Übersetzung: „Der Pioneer-Effekt wird nicht wiedergefunden.... ein so großer Fehler stünde im Widerspruch zu den Daten der Ephemeriden".

...Die Konsequenz: wenn diese Modifikation des Newtonschen Gesetzes einen Effekt auf die Bahnen von Mars und Erde hätte (also Universalität beanspruchte), bewirken die durch die Genauigkeit der Viking-Messungen auferlegten Zwänge, dass der Effekt kleiner als 0.1 10-8 cm/s2 sein müsste.

..*.*Consequently, if the anomalous radial acceleration acting on spinning spacecraft is gravitational in origin, it is not universal. That is, it must affect bodies in the 1000 kg range more than bodies of planetary size by a factort 100 or more. This would be a strange violation of the Equivalence Principle.

Übersetzung: Folglich, wenn die für die sich drehenden Sonden nachgewiesene anomale Radialbeschleunigung einen gravitationellen Ursprung hätte, entspräche der Effekt nicht einem neuen universellen Gesetz. In der Tat würde dies bedeuten, dass sich dieser Effekt für Objekte, deren Masse in der Größenordnung einer Tonne liegt, als bedeutender erweisen würde als für so massereiche Objekte wie Planeten, und das um einen Faktor von etwa hundert.

...Nebenbei bemerken wir, dass die Viking-Daten ebenfalls mit einem zweiten Code (CHASMP) analysiert wurden, der bereits oben erwähnt wurde.

...Die Schlussfolgerung des Artikels: die Ursache des Effekts bleibt vorerst ein vollständiges Rätsel. Natürlich möchte man sich dann fragen, ob ein solcher Effekt, im Übrigen schwach, wenngleich vollkommen messbar, nicht auf den abstoßenden Effekt einer Umgebung aus Zwillingsmaterie zurückzuführen sein könnte, die dazu neigt, sich auf allen Skalen überall dort einzuschleichen, wo Materie fehlt. Nach meinem Modell enthielte das „interstellare Vakuum" (im zu unserem benachbarten Universum) eine Dichte an Zwillingsmaterie, die weit höher ist als die Dichte einer sehr verdünnt gewordenen Materie. Eine systematische Studie, eine Modellierung, Computersimulationen wären ein sehr hübsches Dissertationsthema. Leider würde der arme Doktorand, der sich in solche Gewässer wagen würde, seine Forscherkarriere sofort ausgelöscht sehen, endgültig.

Rémy Chauvin ist der Autor eines Satzes, der als Schluss dienen wird:

...Wenn man etwas unternehmen will, hat man sofort gegen sich:

...........- Die Leute, die dasselbe tun

...........- Diejenigen, die das Gegenteil tun

...........- Diejenigen, die nichts tun.

Eine Anmerkung nebenbei: Man könnte denken (ein Detail, das im Artikel nicht erwähnt wurde), dass dieser anomale Beschleunigungseffekt mit einem „Effekt der kosmologischen Konstante" in Verbindung gebracht werden könnte. Aber da der festgestellte Effekt im Sinne einer Verzögerung wirkt, sollte man dann von „anziehender Wirkung des Vakuums" sprechen. Andererseits sollte dieser Effekt mit der Entfernung zunehmen. Nun befinden sich die Pioneer-Sonden, oder zumindest eine von ihnen, in etwa 60 astronomischen Einheiten, das heißt 1013 Meter von der Sonne entfernt. Wenn man die (mittlere) Umlaufbahn des Pluto auf fünf Milliarden km, also 5 1012 Meter, ansetzt, sieht man, dass sich diese Sonden, deren älteste 72 gestartet wurde, beim Doppelten des Durchmessers des Sonnensystems befinden. Dagegen steigt die Sonde Ulysses, die den Kosmos außerhalb der Ekliptikebene erklimmt, nur bis dreihundert Millionen km, das heißt ein Zehntel der Umlaufbahn des Uranus oder ein Sechstel der Umlaufbahn des Pluto. Ulysses ist also viel näher an der Sonne. Nun ist die für Ulysses festgestellte Beschleunigungsanomalie 12 10-8 cm/s2, also 1,4-mal bedeutender als die für die Pioneer-Sonden festgestellten Anomalien. Dies scheint also die Spur „kosmologische Konstante" a priori auszuschließen.

...Was ist mit einem Effekt, der mit einer Umgebung abstoßender Zwillingsmaterie zusammenhängen würde? In dieser Hinsicht, da sich Materie und Zwillingsmaterie abstoßen, ist dort, wo die eine dominiert, die andere abwesend, und umgekehrt. In dem Schema, das ich angegeben habe, würden sich große Konglomerate von Zwillingsmaterie im Zentrum der „großen Leeren" befinden, die die Struktur des Universums auf großer Skala (VLS) bilden. Die Materie würde sich dann in der Nachbarschaft von Strukturen anordnen, die an „zusammenhängende Seifenblasen" erinnern, wobei die Galaxienhaufen die Verbindungspunkte von drei Flächen sind. In diesen „Platten": die Galaxien, eingebettet in eine Umgebung heißer Zwillingsmaterie, strukturiert wie eine Art Schweizer Käse, wobei die Galaxien in den Lücken nisten. Aber all dies bleibt schematisch. Die Zwillingsmaterie neigt dazu, sich überall einzuschleichen, wo sie kann. Eine Galaxie ist keine gleichmäßige Verteilung von Materie. Gegenüber den Sternpopulationen sind dies winzige Materiekörner, die immense Leeren bevölkern. In diesen Leeren gibt es zwar Wolken interstellaren Gases. Aber die Materie ist nicht allgegenwärtig. Dort, wo sie sich in verdünntem Zustand befindet, schleicht sich die Zwillingsmaterie ein. Man kann sich also vorstellen, dass der interstellare Raum Zwillingsmaterie geringer Dichte enthalten könnte. Diese liefert dann einen Beitrag zum „Einschluss" des Systems, aber einen minimalen. Das Sonnensystem kann in Bezug auf die Gravitation in erster Ordnung durch eine Punktmasse dargestellt werden: die der Sonne, also 2 1030 Kilo. Gegenüber dieser Masse sind die Planeten nur kleine Störobjekte. Folglich würde eine Verteilung von Zwillingsmaterie, wenn es sie gibt, in erster Ordnung eine Verteilung mit quasi-sphärischer Symmetrie aufweisen. Zwischen den Sternen, weit von der Sonne, hätte diese Zwillingsmaterie eine quasi konstante Dichte r*, die bei Annäherung an die Sonne abfallen würde. Es ist diese Lücke, die, indem sie einen einschließenden Effekt hat, die Raumsonden bremsen würde. Man müsste diese Verteilung mit Hilfe numerischer Simulationen bewerten und dann sehen, ob eine solche Interpretation mit der Genauigkeit der Ephemeriden vereinbar wäre.

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