Em 5 de outubro de 1998, a revista Physical Review Letters
publicou, em seu fascículo 81, um artigo intitulado:
Indicação, a partir dos dados da Pioneer 10/11, Galileo e Ulysses, de
uma aparente aceleração anômala, fraca e de longo alcance.
John D. Anderson, Philip A. Laing, Eunice L. Lau,
Anthony S. Liu, Michael Martin Nieto e Slava G. Tuyshev
.....Referência
: números PACS : 04.80.-y, 95.Eg, 95.55.Pe
.....A seguir,
o resumo, primeiro em inglês, e depois sua tradução em português:
| ...Dados radiométricos das sondas espaciais Pioneer 10/11, Galileo e Ulysses indicam uma aparente aceleração anômala, constante, atuando sobre as sondas, com magnitude de 8,5 x 10-8 cm/s2, dirigida em direção ao Sol. Dois códigos independentes e estratégias físicas foram utilizados para analisar os dados. Várias causas potenciais foram descartadas. Discutimos futuros testes cinemáticos e possíveis origens do sinal. |
| ...Sinais de rádio emitidos pelas sondas Pioneer 10, Pioneer 11 e pela sonda Ulysses indicam uma aceleração anormal, dirigida em direção ao Sol, cuja ordem de grandeza é de 8,5 x 10-8 cm/s2. Dois programas de cálculo independentes foram utilizados para analisar os dados recebidos. Algumas causas potenciais puderam ser eliminadas. São mencionados futuros testes cinemáticos e questiona-se a origem desse fenômeno. |
Pioneer X
.....Segue
um resumo do artigo com alguns trechos.
....A exploração
dos planetas distantes começou em 72 com o lançamento
da Pioneer 10, seguida pela Pioneer 11 em 73. Após sofrerem um efeito de estilingue ao cruzarem Júpiter e Saturno, as duas sondas assumiram trajetórias
hiperbólicas que as fazem deixar o sistema solar. Embora a Pioneer 10 ainda transmita sinais, a NASA encerrou oficialmente essa missão em 31 de março de 1997, quando a sonda estava a
uma distância de 67 unidades astronômicas do Sol. O sistema de rádio da Pioneer 11, por sua vez, deixou de funcionar em 1º de outubro
de 1990, quando esta segunda sonda estava a 30 unidades astronômicas
do Sol. No entanto, devido à sua excelente estabilização por rotação,
essas sondas são excelentes instrumentos para estudos dinâmicos.
Medições de aceleração (na verdade, de desaceleração)
podem ser realizadas, escalonando as medições ao longo de cinco dias, o que leva a uma precisão de avaliação
de ~ 10-10 cm/s2. Assim, foram analisadas
as trajetórias desses dois veículos no JPL (Jet Propulsion Laboratory, no departamento
DSN (Deep Space Network). Nesse tipo de análise, foram obviamente consideradas as perturbações devidas aos planetas, a pressão de radiação, o efeito do meio interplanetário e os efeitos da Relatividade Geral. Em resumo, todas as precauções foram tomadas para obter um resultado de análise que elimine todas as causas conhecidas de variações em relação a uma simples trajetória kepleriana.
A partir de 1980, quando o efeito da pressão de radiação (que decresce com r-2) pôde ser negligenciado, o qual induzia,
a 20 unidades astronômicas de distância, uma aceleração
inferior a 5 x 10-8 cm/s2, as análises
indicaram uma componente anormal de desaceleração, uma "aceleração dirigida em direção ao Sol" (para retomar o termo utilizado no artigo), cujo valor típico era
: (8 ± 3) 10-8 cm/s2. Passamos então a considerar que esse efeito pudesse ser devido:
- ao campo gravitacional do cinturão de
Kuiper - ao campo gravitacional da galáxia
- a erros nas efemérides
- a erros típicos na avaliação da posição da
Terra - aos fenômenos de precessão e nutação.
....Mas
nenhuma dessas "forças" conseguia justificar tal efeito
: faltavam três ordens de grandeza. Em seguida, imaginou-se que
o fenômeno pudesse ser devido à queda de potência dos geradores de eletricidade, ao plutônio.
Mas essa causa foi eliminada, pois, se assim fosse, o fenômeno teria variado no tempo em função da queda de potência dessas fontes de eletricidade de bordo.
Assim, fomos levados à conclusão de que as sondas sofriam uma aceleração dirigida em direção ao Sol de:
....- ( 8,09
± 0,20 ) 10-8 cm/s2 para a Pioneer 10
....- ( 8,56 ± 0,15
) 10-8 cm/s2 para a Pioneer 11
....Esses valores
não se modificaram, dentro de uma sensibilidade de 2
10-8 cm/s2, numa faixa de distância que vai de 40 a
60 unidades astronômicas. Pensamos então no efeito
de uma força de arrasto, de uma ação da viscosidade do meio ambiente, proporcional à velocidade das sondas. Mas isso não era muito crível, na medida em que as trajetórias dessas
duas sondas são bastante diferentes de uma trajetória radial, em relação ao Sol.
...Estendemos
então nossas análises a duas outras sondas: Galileo e a sonda Ulysses,
cuja trajetória se situa fora do plano da eclíptica. Enormes quantidades de dados estavam disponíveis, relativos às
medições por efeito Doppler. Rapidamente tornou-se impossível extrair qualquer coisa dos dados relacionados à sonda Galileo, dado o efeito não desprezível da pressão de radiação, relacionada ao Sol. Por outro lado, a análise dos dados referentes à Ulysses revelou
uma aceleração de origem desconhecida, sempre dirigida em direção ao
Sol, com valor:
...- (
12 ± 3 ) 10-8 cm/s2
...Encontrando
o mesmo fenômeno com esse terceiro veículo, passamos então a pensar que poderia tratar-se de um erro relacionado ao código utilizado.
Portanto, mudamos a ferramenta de análise, utilizando o CHASMP (Compact
High Accuracy Motion Program): nenhuma mudança. Fomos levados a considerar que os relógios atômicos pudessem "derivar no tempo" ou mesmo fornecer valores diferentes em diferentes
pontos da Terra (...).
...Dito isso,
encontramos para a Galileo o mesmo fenômeno ( 8
± 3 ) 10-8 cm/s2: Mas a proximidade do Sol
fazia com que esse valor fosse praticamente igual àquele resultante do efeito da pressão de radiação (que podia, por outro lado, ser totalmente negligenciada para a Pioneer 10, Pioneer 11 e Ulysses).
...Em seguida,
pensou-se em alguma interação desconhecida entre os fótons provenientes das ondas e o vento solar (...). As discussões passaram então a focar em futuras missões como "Pluto Express" e "Solar Probe".
..Perguntamo-nos
se esse efeito não poderia ser atribuído à
presença de matéria escura no sistema solar, mas esse tipo de interpretação implicava a presença de uma quantidade
de matéria escura superior a 3 10-4 massas
solares. Mas isso contradiria então a confiabilidade das precisões das efemérides, baseadas na massa visível. Sabe-se que uma massa parasita duas ordens de grandeza menor seria suficiente para criar perturbações observáveis, inclusive para objetos tão distantes quanto Urano. A pista da matéria escura teve, portanto, de ser abandonada, assim como a hipótese de um enxame de "neutrinos massivos".
..Passou-se então
a considerar a modificação do potencial gravitacional, levando em conta a adição de uma força de Yukawa. A referência é:
..M.M
Nieto e T. Goldman, Phys. Rev. Rep. 205 , 221 (1991) ; 216 ,
343 (1992).
..O
potencial gravitacional passa então a ser:
l é o raio de ação dessa nova força. Esse tipo de modelo leva a uma aceleração constante:
onde a1 é a aceleração newtoniana à distância r1 = uma unidade astronômica. Também consideramos
outros modelos nos quais a lei de Newton é modificada. Dito isso, essa modificação da lei de Newton deveria então ter uma influência sobre as órbitas dos planetas do sistema
solar. Para planetas como Marte, sondas do tipo Viking são capazes de detectar variações nos parâmetros orbitais da ordem de cem metros. Combinando os efeitos sofridos
tanto por Marte quanto pela Terra, a precisão da medida seria então de 150 metros. No entanto:
The Pioneer effect is not seen.... a large error here would
cause inconsistencies withe the overall planetary ephemeris.
Tradução: "Não se encontra o efeito Pioneer.... um
erro tão grande estaria em desacordo com os dados das
efemérides".
...A consequência
: se essa modificação da lei de Newton tivesse um efeito sobre as trajetórias
de Marte e da Terra (portanto, se pretendesse universalidade),
as restrições impostas pela precisão das medidas da Viking fazem com que o efeito devesse ser inferior a 0,1
10-8 cm/s2 .
..*.*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.
Tradução: Em consequência, se a aceleração
radial anômala evidenciada para as sondas que giram sobre si mesmas
tivesse origem gravitacional, o efeito não corresponderia a uma nova lei universal. De fato, isso significaria que esse efeito se mostraria
mais importante para objetos cuja massa é da ordem de uma tonelada do que para objetos tão massivos quanto planetas, e isso por um fator
cem ou mais.
...A propósito, notemos que
os dados da Viking foram também analisados com um segundo código (CHASMP), já mencionado acima.
...A conclusão do artigo
: a causa do efeito permanece, por enquanto, um mistério completo. Claro, dá vontade de perguntar se um tal efeito, fraco aliás, embora perfeitamente mensurável, não poderia ser devido ao efeito
repulsivo de um ambiente de matéria gêmea, a qual
tende, em todas as escalas, a infiltrar-se por toda parte onde a matéria está ausente. Segundo meu modelo, o "vazio
interestelar" conteria (no universo adjacente ao nosso)
uma densidade de matéria gêmea muito superior
à densidade de uma matéria tornada muito rarefeita.
Um estudo sistemático, uma modelagem, simulações em computador constituiriam um muito bonito tema de tese. Infelizmente, o pobre doutorando que se aventurasse em tais águas veria sua carreira de pesquisador imediatamente obliterada, definitivamente.
Rémy Chauvin é o autor de uma frase que servirá de conclusão
:
...Quando se quer empreender
algo, tem-se imediatamente contra si:
...........- As pessoas que fazem
a mesma coisa
...........- Aqueles que fazem o
contrário
...........- Aqueles que não fazem
nada.
Uma observação a propósito : Poder-se-ia pensar (detalhe
que não foi citado no artigo) que esse efeito de aceleração
anormal possa estar relacionado a um "efeito de constante cosmológica". Mas, como o efeito constatado atua no sentido de uma desaceleração, dever-se-ia então falar de "poder
atrativo do vazio". Além disso, esse efeito deveria crescer com a
distância. Ora, as sondas Pioneer, ou pelo menos uma delas, estão a cerca de
60 unidades astronômicas, isto é, a 1013
metros do Sol. Situando a órbita (média) de Plutão a cinco bilhões de km, ou seja, 5 1012 metros, vê-se que essas sondas,
das quais a mais antiga foi lançada em 72, situam-se a duas vezes o diâmetro do sistema solar. Por outro lado, a sonda Ulysses, que escala o cosmos fora do plano da eclíptica,
sobe apenas a trezentos milhões de km, isto é, um décimo da órbita de Urano, ou um sexto da órbita de Plutão. Ulysses está, portanto, muito mais perto do Sol. Ora, a anomalia de aceleração
constatada para a Ulysses é de 12 10-8 cm/s2, ou seja,
1,4 vez maior do que as anomalias observadas para as sondas Pioneer. Isso parece, portanto, excluir a priori a pista "constante cosmológica".
...E quanto a um efeito que estaria relacionado
a um ambiente de matéria gêmea repulsiva? Nessa ótica, dado que matéria e matéria gêmea se repelem, onde uma domina, a outra está ausente, e vice-versa. No esquema que indiquei, grandes conglomerados de matéria gêmea situar-se-iam no centro
dos "grandes vazios" que constituem a estrutura em grande escala do universo (VLS). A matéria se organizaria então nas proximidades de estruturas que lembram "bolhas de sabão justapostas", sendo os aglomerados de galáxias os pontos de junção de três lâminas. Nessas "placas"
: as galáxias, banhadas em um ambiente de matéria gêmea quente, estruturada como uma espécie de gruyère, as galáxias estando alojadas nas lacunas. Mas tudo isso permanece esquemático. A matéria gêmea tende a infiltrar-se por toda parte onde puder. Uma galáxia não é uma distribuição uniforme de matéria.
Em relação às populações estelares, são minúsculos grãos de matéria povoando imensos vazios. Nesses vazios, nuvens de gás
interestelar, é verdade. Mas a matéria não é onipresente. Onde ela se encontra em estado rarefeito,
a matéria gêmea se infiltra. Pode-se, portanto, imaginar que o espaço
interestelar possa conter matéria gêmea, a
baixa densidade. Esta traz então uma contribuição ao "confinamento"
do sistema, mas mínima. O sistema solar, em relação à gravitação, pode, em primeira aproximação, ser representado por uma massa pontual : a do Sol, ou seja, 2 1030 quilos. Em relação a
essa massa, os planetas não passam de pequenos objetos perturbadores.
Em consequência, se houver distribuição de matéria gêmea,
esta teria, em primeira aproximação, uma distribuição com simetria quase esférica. Entre as estrelas, longe do Sol,
essa matéria gêmea teria uma densidade r*
quase constante, que cairia à medida que se aproxima do Sol. É essa lacuna que, tendo um efeito confinante, frearia as sondas espaciais. Seria necessário avaliar essa distribuição com a ajuda de simulações numéricas
e ver então se uma tal interpretação seria compatível com a precisão
das efemérides.
Contador inicializado em 12 de dezembro de 2001. Número
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