Ho letto in una delle vostre risposte di un’anomala accelerazione delle sonde Pioneer verso il sole e ne sono rimasto incuriosito. Potrei saperne di più?

La scoperta
è stata fatta da un gruppo di ricerca del JPL e pubblicata sul
Physical Review Letters 81, 2858. Il grafico seguente mostra l’anomalia
riscontrata: dopo aver rimosso tutte le influenze note (perturbazioni
planetarie, pressione di radiazione, attrito del mezzo interplanetario,
relatività generale, ecc.), dallo studio dei segnali delle sonde
Pioneer 10 e 11, si evidenzia una sistematica tendenza dell’effetto doppler
(la variazione di frequenza delle onde ricevute – normalmente interpretato
come indicatore di velocità) che comporterebbe una accelerazione
anomala costante di 8,5±0,15·10^-8 cm/s^2 diretta verso
il Sole.

Anche la
sonda Ulysses ha mostrato un comportamento simile, mostrando una
accelerazione anomala di 12±3·10^-8 cm/s^2. A complicare
ulteriormente il quadro, l’analisi dei dati dalle sonde Viking invece
non ha mostrato alcuna accelerazione, e dunque se davvero esistesse una
forza anomala, questa non sarebbe universale. Quanto detto è
una grave violazione del principio di equivalenza, e questa sola osservazione
basterebbe a ridimensionare il presunto fenomeno.

Prima di
pensare a strane teorie, è bene sforzarsi di ricercare all’interno
del quadro teorico accettato, ad esempio cercando errori nella determinazione
dell’orbita, variazioni dei tempi segnati dagli orologi atomici, difetti
nell’hardware delle stazioni di ricezione a terra. Ad esempio non è
esclusa una qualche forma di accelerazione del tempo marcato dagli orologi
atomici.

Gran parte
degli sforzi per cercare una spiegazione convenzionale all’anomalia vertono
sull’irraggiamento dei generatori a radioisotopi a bordo delle Pioneer,
si vedano ad esempio i seguenti articoli:

  • Prosaic
    Explanation for the Anomalous Accelerations Seen in Distant Spacecraft

    Edward M. Murphy
    Phys. Rev. Lett. 83, 1890 (1999).
  • Comment
    on “Indication, from Pioneer 10/11, Galileo, and Ulysses Data, of an
    Apparent Anomalous, Weak, Long-Range Acceleration”
    J. I. Katz
    Phys. Rev. Lett. 83, 1892 (1999).
  • Anderson
    et al. Reply
    John D. Anderson et al.
    Phys. Rev. Lett. 83, 1893 (1999).

Infatti
l’irraggiamento termico, essendo composto da fotoni, comporta una variazione
della quantità di moto del veicolo spaziale e dunque una accelerazione.
Dato che l’orientazione della sonda è grosso modo fissa (infatti
punta verso la Terra che, vista da laggiù, si trova sempre a 25°
dal Sole) e dato che i generatori a radioisotopi si trovano dal lato opposto,
è naturale pensare che il flusso dei fotoni emessi verso lo spazio,
per la conservazione della quantità di moto, comporti una analoga
accelerazione della sonda nella direzione opposta.
A
quanto pare, tuttavia, nessuno dei tentativi di spiegazione rende conto
in toto dell’entità dell’accelerazione.


la cosiddetta materia oscura né una fisica alternativa potrebbero
risolvere la situazione senza creare molti più problemi in altri
ambiti. La scienza progredisce cercando spiegazioni più economiche
vale a dire teorie anche complesse ma che spieghino una vasta classe di
fenomeni, piuttosto che una congerie di teorie localmente ottime.

Si noti
che le sonde Voyager non sono state considerate nella investigazione del
fenomeno, perché a causa delle continue manovre di stabilizzazione,
le misure di accelerazione non sono sufficientemente attendibili. Le Pioneer
invece sono ottimamente stabilizzate e consentono misure di accelerazione
fino a 10^-10 cm/s^2.

Restiamo
in attesa di verifiche future, ad esempio per mezzo della sonda Pluto
Express, che si recherà ai confini del sistema solare e potrà
così costituire una verifica indipendente dei dati ottenuti.