新たなミッションは地球周辺の奇妙な重力異常を探査する

重力ブーストを求めて地球を横切る宇宙船に奇妙なことが起こる。突然スピードが上がり、軌道が予期せぬ方向に変わるのだ。これは小さな変化だが、物理学者が注目し始めるには十分だ。欧州宇宙機関は、この重力異常を測定し、新しい未知の物理学が働いているかどうかを解明できる新しいミッションを計画している。

太陽系の遠く離れた目的地に向かう前に、宇宙船は地球の周りを周回することが多い。そのため、地球の重力が、宇宙船を軌道に乗せる推進力となる。1990年代から2000年代初頭にかけて、科学者たちは、地球に最も接近した後に宇宙船の速度に説明のつかない変化を何度か目撃した。科学者たちは、それが実際に起こっているのを目撃しなかった。その理由の1つは、それが起こったときに衛星がディープ スペース ネットワークにログインしていなかったことと、ログインしていたとしても、データ取得の間に10秒の遅延があったためだ。しかし、宇宙船の軌道が変わったため、それが起こったことはわかっていた。

科学者たちは、パチンコの双曲弧をたどることはできなかった。たどることができたのは、わずかな差がある入ってくる弧と出ていく弧だけだった。このわずかな差は、誰にも説明できない速度上昇によるものだ。太陽風、他の天体の影響、あるいは地球が自身の周囲で時空をかき回す際の「フレームドラッグ」などによってもたらされた誤差であるには、あまりにも大きすぎる。

「結果として、フライバイ異常のまだ知られていない原因は、新しい、あるいは『エキゾチックな』物理学が作用していることを示している可能性があり、その可能性を軽視すべきではない」と、新しい論文の著者であるリスボン工科大学のホルヘ・パラモス氏と欧州の衛星メーカー、アストリウムのジェラルド・ヘッヘンブレイクナー氏は書いている。

重力方程式が間違っている可能性もあるが、それは興味深い。宇宙船の軌道の測定も間違っている可能性もあるが、それはそれほど興味深いことではない。いずれにせよ、何が起きているのかを誰かが突き止める必要がある。ESA はこれを実行できる可能性のあるミッションを開発しているが、まだ確約はされていない。

時空探査機と量子等価原理宇宙テスト (STE-QUEST) は、重力を説明し、なぜ重力が弱い相互作用、強い相互作用、電磁相互作用と調和して万物の理論として納得のいくものにならないのかを解明しようとする数少ないミッションの 1 つです。一般相対性理論はマクロ領域と量子領域の境界線上のどこかで破綻しますが、これまでの実験では、どこでどのように破綻するのかを解明するのに十分なほど強力ではありませんでした。STE-QUEST は、これを突き止めるために、信じられないほどの精度でいくつかのテストを行います。テストの 1 つは、地球の周りの偏心軌道上にある原子が重力場内でどのように動くかを測定するもので、この測定によって、奇妙なスリングショット スピード バンプの謎が解明される可能性があります。

KFC が物理学の arXiv ブログで指摘しているように、ジュノー宇宙船は来年、木星へのミッションに備えてフライバイを完了する予定です。科学者が同じ異常を発見した場合、それはこのミッションを承認し、何が起こっているのかを解明する強い動機となるでしょう。

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