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Los últimos análisis realizados sobre los datos registrados por la misión Gravity Probe B (GP-B) muestran una mejora sustancial de los resultados preliminares anunciados en la reunión de Abril de 2007 de la American Physical Society (APS, Sociedad Americana de Física). En aquel momento, el Efecto Geodético (efecto debido a la curvatura del espacio-tiempo en las proximidades de la Tierra) había sido detectado, en las mediciones de GP-B, con una incertidumbre total inferior al 1%, pero las evidencias del Efecto “Frame-Dragging” (efecto de arrastre del tejido espacio-temporal debido a la rotación de la Tierra) no eran aún concluyentes.

El último análisis de los datos, que ya incluye un modelo para el par de resonancia entre el giro del satélite (roll) y el complejo movimiento de precesión del eje de los giróscopos (polhode motion) ya refleja el “Frame-Dragging”, aunque aún con una incertidumbre estadística del 15%. Este 15% de incertidumbre se debe, en parte, a que todavía no se han conseguido filtrar todos los efectos sistemáticos:

Movimiento relativista de los giróscopos de GP-B: Orientación Norte-Sur (Efecto Geodético). Créditos: Gravity Probe B.

Movimiento relativista de los giróscopos de GP-B: Orientación Este-Oeste (Efecto ”Frame-Dragging”). Créditos: Gravity Probe B.

El análisis de los datos que ha conducido a este importante resultado ha sido bastante más complejo de lo esperado. Las anomalías debidas al “Patch Effect” (disipaciones energéticas ocasionadas por la existencia de pequeñas “parcelas” electrostáticas en las superficies, tanto del rotor de los giróscopos, como de sus alojamientos) han complicado su comportamiento, de dos formas diferentes:

1. Por un lado, el movimiento de precesión del eje del giróscopo no sigue una trayectoria fija, sino que varía con el tiempo; afectando a la determinación de su factor de escala.
2. Por otro lado, dos de los pares newtonianos (no relativistas) que actúan sobre los giróscopos han resultado mayores de lo esperado.

Gran Movimiento de Precesión	Movimiento de Precesión Moderado	Movimiento de Precesión Muy Pequeño

Explicado de una forma sencilla, mientras que mecánicamente tanto el rotor como su alojamiento son extremadamente esféricos, eléctricamente no lo son:

Los sucesivos y regulares progresos, convenientemente comunicados a la NASA por el equipo de GP-B, tanto directamente, como a través de las distintas reuniones del Science Advisory Committee (SAC, Comité Asesor Científico), han conducido a una comprensión casi completa de estos efectos. Un momento decisivo se produjo en Agosto 2008, con la incorporación de un elegante enfoque para calcular la historia detallada de los pares de resonancia “roll–polhode”; enfoque descubierto un año antes por Jeff Kolodziejczak del MSFC (Marshal Space Flight Center) de la NASA. El resultado de la introducción de este modelo en el análisis de los datos de GP-B fue una gran disminución de una serie de discrepancias, previamente inexplicadas, entre los cuatro giróscopos.

El equipo de GP-B afirma que aún queda por hacer mucho trabajo adicional, antes de poder finalizar completamente el análisis de los datos. Hasta la fecha, las limitaciones en la potencia de cálculo han restringido el procesado de estos datos a, esencialmente, un punto por cada órbita (de 97 minutos) de GP-B. La causa esencial de los pares de resonancia “roll–polhode” está en la diferencia entre el período de 77.5 segundos del giro (roll) del satélite y un armónico del período de la precesión del giróscopo. Técnicas de cálculo de alta velocidad, que el equipo de GP-B está desarrollando en estos momentos, conducirán a análisis más detallados, y permitirán que los resultados de Gravity Probe B se aproximen al límite intrínseco de las lecturas de sus giróscopos.

Presentaciones/Publicaciones en ISSI e Informe Científico Final para la NASA

A principios del pasado mes de Octubre, cinco miembros del equipo de GP-B presentaron varios trabajos sobre otros tantos aspectos del proceso de análisis de datos en el encuentro monográfico sobre “La Naturaleza de la Gravedad: Confrontando la Teoría con los Experimentos en el Espacio” que el ISSI (Instituto Internacional de Ciencia Espacial) celebró en Berna, Suiza.

Los cinco documentos presentados resumen los resultados provisionales del experimento GP-B, tan cual fueron entregados también al SAC (Comité Asesor Científico) en su 18ª reunión del 29 de Agosto de 2008. A continuación de la reunión del ISSI, los trabajos fueron presentados para su publicación en la revista internacional Space Science Reviews. También serán reimpresos en un libro de la serie Space Sciences Series del ISSI. Ambas publicaciones verán la luz a lo largo de la primavera de este año.

Estos trabajos, junto con un prefacio de introducción, están íntegramente contenidos en un documento titulado “Resultados Científicos de Gravity Probe B – Informe Final para la NASA“, que puede descargarse en la página web de la misión.

Financiación de GP-B

En el último informe de estado de GP-B, aparecen algunos datos sobre el aspecto más controvertido (por oscuro) del programa en estos últimos tiempos: Su financiación. Redordemos que, en los informes de progreso anteriores, Francis Everitt (Investigador Principal -PI- de GP-B) reconocía que la NASA se había negado a extender la financiación del proyecto y que, en consecuencia, pasaban a depender de donaciones privadas.

Parece ser que la primera de estas donaciones (por un importe de 512.000 $) fue realizada, en Enero de 2008, por Richard Fairbank (fundador, Presidente y Director General de Capital One Financial Services Company, y uno de los tres hijos del co-fundador de GP-B, William Fairbank). Esta donación fue entregada a Stanford, específicamente para soportar la continuación del trabajo de análisis de los datos de GP-B. Esta generosa oferta de Fairbank fue igualada posteriormente por Stanford y finalmente por la NASA. Este soporte permitió extender el programa hasta el 30 de Septiembre de 2008.

Por otro lado, una serie de conversaciones, que se habían iniciado en el verano de 2008, con el Dr. Turku al-Saud, Vicepresidente para Institutos de Investigación de la KACST (King Abdulaziz City for Science and Technology) en Arabia Saudí, han conducido finalmente al establecimiento de una importante colaboración entre Stanford y la KACST, con la incorporación del Profesor Charbel Farhat del departamento Aero-Astro de Stanford como co-PI para análisis de los datos de GP-B:

Firma del acuerdo entre Stanford y la KACSTA en Octubre de 2008. Créditos: Gravity Probe B.

Como parte de este acuerdo, un equipo de investigadores de la KACST se unirá al equipo de Stanford para ayudar en el análisis de los datos, así como para participar en los futuros proyectos que allí se están desarrollando. Por su parte, la KACST suministrará la financiación de GP-B para el período que va desde Octubre de 2008 hasta Diciembre de 2009.

Con el objetivo de maximizar el beneficio para la comunidad científica e ingenieril, el programa GP-B quiere convertirse en el punto de partida de una conferencia sobre Física Fundamental e Ingeniería Espacial Innovativa, en honor de William Fairbank.

Noticia original: Gravity Probe B