Spaţiu timpCând experimentul Gravity Probe B a fost conceput, efectul de distorsiune „frame-dragging” a fost văzut mai mult ca fiind de interes teoretic. Confirmarea experimentală a predicţiei lui Einstein (Lense-Thirring) a plasat o altă constrângere teoriilor gravitaţionale alternative.

 

 

 

Geneza sondei gravitaţionale B (15)

Precesia distorsionării spaţiu-timpului este proporţională cu combinarea parametrilor PPN,  (γ+1+α1/4)/2 unde γ descrie deformarea spaţiului şi α1 este cunoscut ca parametrul „sistemul de referinţă preferat” care permite o posibilă dependenţă a mişcării raportată la sistemul de referinţă propriu al Universului (are valoarea zero în relativitatea generală). Oricum, distorsionarea spaţiu-timpului este un efect atât de mic în sistemul solar, încât limitele experimentale pe care le furnizează referitor la aceşti parametri nu sunt susceptibile de a fi competitive faţă de cele de la alte teste. Confirmarea predicţiei lui Einstein (adică Lense-Thirring) la un nivel de 1%, de exemplu, s-ar traduce într-o limită comparabilă pentru γ şi nu ar restrânge semnificativ parametrul α1.

 

Foto: Imaginea radio a jetului gigant din NGC 6251

Foto: Reprezentare artistică a unei găuri negre supermasive



Această situaţie s-a schimbat radical începând cu anii 1980. Fizicienii văd acum distorsionarea sistemului de referinţă local ca fiind analogul gravitaţional al magnetismului iar astrofizicienii invocă câmpul gravitometric ca fiind motorul şi mecanismul de ghidare pentru vastele şi pe de altă parte de neînţeles jeturi de gaz şi câmp magnetic evacuate de quasari şi nucleele galactice, aşa cum este radio-sursa NGC 6251, după cum se vede stânga sus. Noi ştim că aceste jeturi acţionează ca surse de energie pentru quasari şi alte radio-surse extragalactice puternice şi că ele sunt generate de obiecte compacte, supermasive (aproape sigur de găurile negre) în interiorul nucleelor galactice, aşa cum este ilustrat mai sus, în dreapta. Scara megaparsec a distanţelor în radio, imaginea de mai sus, din stânga, implică faptul că aceste obiecte compacte sunt capabile să menţină direcţia jeturilor constantă pe scara timpului pe o durată de zece milioane de ani. Găurile negre pot face acest lucru, numai datorită mişcării lor de rotaţie giroscopică şi ele pot comunica jetului direcţia acestei mişcări de rotaţie prin intermediul câmpului gravitomtric H. Un astfel de câmp, va produce un disc de acreţie, în mişcare de precesie în jurul găurii negre şi această precesie combinată cu vâscozitatea discului, conduce zona interioară a discului în planul ecuatorial al găurii negre, rezultând doar două direcţii preferate pentru jeturi: polul nord şi polul sud al gării negre. Acest fenomen, cunoscut sub numele de efectul Bardeen-Petterson (diagrama de mai jos), este recunoscut pe scară largă ca fiind mecanismul fizic responsabil de alinierea jeturilor.

 


efectul Bardeen-Petterson

 

Gravitomagnetismul este de asemenea conceput să explice, în primul rând, energia uluitoare conţinută în aceste jeturi. Orizontul evenimentelor unei găuri negre acţionează ca o „baterie gravitometrică”, conducând curenţii în jurul buclelor închise aşa cum este prezentat în diagrama din stânga: în sus, liniile câmpului magnetic de la orizont către o regiune unde câmpul magnetic este slab, transversal pe liniile de câmp de acolo şi apoi liniile câmpului se întorc înapoi, în jos, la orizont prin „baterie”, unde  potenţialul gravitomagnetic al găurii negre interacţionează cu componenta tangenţială a câmpului magnetic obişnuit B pentru a produce o cădere a potenţialului electric ( Kip Thorne's contribution - Near Zero: New Frontiers of Physics, 1988).

 


mecanismul Blandford-Znajek

 

Acest fenomen, cunoscut sub numele de mecanismul Blandford-Znajek, se bazează efectiv pe imensa energie gravitomagnetică rotaţională a supermasivei găuri negre şi o converteşte într-un flux de particule ultra-relativiste, încărcate. Gravity Probe B a devenit, astfel, un test crucial al mecanismului care alimentează cele mai violente explozii din univers. [Video: Kip Thorne prezintă găurile negre în contextul experimentului GP-B].

GP-B. Semnificaţia cosmologică (17)

Traducere de Mircea Ştefan Moldovan după Spacetime & Spin, cu acordul autorului.