erstaunlich an was die aber auch alles denken und was die alles berücksichtigen, weil hatte ja den post von matti15 gelesen und er meinte ja noch daran wird die nasa aber sicher schon gedacht haben
und eben an noch so vieles mehr - wird leider etwas länger
aber zuvor möchte ich den abschnitt mit der erklärung zitieren
Alle bisher durchgeführten Untersuchungen lassen keinen systematischen Einfluss zur Erklärung des Bobachtunsbefundes erkennen, wohl auch deshalb, weil die meisten Effekte zeitabhängig sind und damit der Konstanz der Anomalie widersprechen.
Damit bleiben als Erklärung nur ein bisher unberücksichtiger Effekt der Standardphysik oder aber eine "Neue Physik", die sich außerhalb der etablierten Standardtheorien bewegt.
und nun die vorerst angenommenen aber ausgeschlossenen möglichkeiten
Denkbare Fehler
Satelliteneinflüsse
Über die 3 m große Hauptantenne sind während der gesamten Sondenlebensdauer Funksignale mit 8 W Leistung abgesendet worden, was auf die Sonden eine Rückstoß von 15% der Anomalie weg von der Sonne (die Hauptantenne zeigt immer in Richtung Erde) und damit gegen die Richtung der Beschleunigung auf Grund der Pioneer-Anomalie bewirkt.
Von der durch Isotopenbatterien erzeugten Leistung von 2580 W sind 160 W in elektrische Energie umgewandelt worden. Die restlichen mehr als 1000 W sind als Wärmestrahlung abgegeben worden führten somit analog zu den Funksignalen zu einer zusätzlichen Sondenbewegung. Bereits eine gerichtete Abstrahlung von 63 W würde die Anomalie erklären. Aus zweierlei Gründen kann die Abstrahlung aber kaum Einfluss nehmen. Zum Einen sollte die Abnahme der Leistung um 80% der Externer LinkRTGs innerhalb von 20 Jahren eine Änderung der Beschleunigung um mehr als 30% bewirken, was aber im Widerspruch zur Beobachtung steht (Abb. 13). Des Weiteren sind die Isotopenbatterien geometrisch angeordnet (Abb. 7), was eine symmetrische Abstrahlung der Wärme zur Folge hat und somit schwer einen Gerichteten effekt hervorrufen kann.
Das Externer LinkPlutonium (238Pu) in den Isotopenbatterien erzeugt durch die intensive Alphastrahlung Helium, welches mit 1,22 km/s austritt und einen Rückstoß hervorruft. Die Zerfallsrate der 2 RTGs produzierte pro Jahr maximal 0,77 g Helium, welches wiederum maximal 15% der Anomalie erklären würde, auf Grund der symmetrischen Anordnung der Batterien aber maximal zu 1,5% beiträgt.
Jedes Sondenmanöver zur Ausrichtung auf die Erde verursachte eine Drehimpuls mit verbundener Geschwindigkeitsänderung, zusätzlich zog eine Feuern der Steuerdüsen einen unkontrollierten Treibstoffaustritt nach sich, der mehrere Tage anhielt und entsprechende Bewegungen der Sonde zur Folge hatte. Allerdings lassen sich diese Effekte sehr genau berücksichtigen und aus dem Messbefunden herausrechnen.
Es wurde vermutet, dass sich die Wärme-Abstrahlcharakteristik der RTGs durch Sonnenstrahlung und Sonnenwind auf der der Erde zugeneigten Seite und interplanetarer Staub auf der Rückseite verändert haben könnte. Andere Sonnenmissionen zeigten allerdings keinerlei derartige Effekte, außerdem wäre ein solches Phänomen in der näheren strahlungsintensiven Jupiterumgebung deutlich hervorgetreten. Eine geänderte Abstrahlcharakteristik müsste zudem in einer Änderung der Oberflächentemperatur der RTGs bemerkbar sein, was aber nicht gemessen wurde. Vielmehr ließ die Konstanz der Temperatur eine Einschränkung des möglichen Einflusses auf die Beschleunigung auf maximal 10% zu.
Schließlich können unkontrollierte Treibstoffverluste zu einer Beschleunigung führen. Die dadurch verursachte Drehimpulsveränderung der Sonde lässt sich verlässlich aus der Spin-Rate der Sonden ermitteln, man kommt dann auf maximal 5% der Anomalie. Des Weiteren wäre es sehr unwahrscheinlich, dass beide Sonden einen gleich großen Treibstoffverlust erleiden.
Gravitative Einflüsse
Für die Beschreibung der Sondenbahnen wurden die gravitativen Einflüsse von Sonne, Planeten, Mond und größeren Asteroiden sowie Kometen berücksichtigt (Hperfein-Potential von Einstein-Infeld-Hoffmann [7]) ebenso wie der Einfluss der gravitativen Laufzeitverzögerung für Radiosignale im Gravitationsfeld von Sonne, Mond und Planeten.
Zusätzliche interplanetare Materie in Form von Staub oder unbekannte Masse im Externer LinkKuiper-Gürtel würde die Sonde gravitativ oder durch Reibung mit Staubpartikeln abbremsen und Radiosignale dispersiv verändern.
Abgesehen von der Tatsache, dass eine Masse, welche aufgrund ihrer Größe Urheber der Anomalie sein könnte, auch merkbare Einflüsse auf die Planetenbahnen nehmen sollte, ließen sich derartige Effekte durch Konsistenzbetrachtungen auf mehreren Ebenen ausschließen [6].
Literaturverzeichnis:
[7]: A. Einstein, L. Infeld und B. Hoffmann, Annals Math. 39, 65 (1938)
Nicht-gravitative Einflüsse
Aus der Berücksichtigung von Materialeigenschaft, Masse und effektiver Fläche der Sonde ergibt sich eine korrigierte Beschleunigung (Abb. 15) auf Grund von Externer LinkSonnenwind und Externer LinkSonnenstrahlung. Es fällt auf, dass der solare Strahlungsdruck für Entfernungen größer als 15 AE deutlich kleiner als die gemessene Pioneer-Anomalie ist, eine Abschätzung der Ungenauigkeiten bei der Berechnung dieses Beschleunigungseffektes liefert ca. 2% der Anomalie als möglichen maximalen Fehler.
Eine Abbremsung der Sonden ist durch interstellaren Staub denkbar, welche sich aus bekannten Größen wie der Aufprallfläche, der Masse, dem Widerstandsbeiwert der Sonde und deren Geschwindigkeit durch das interplanetare Gas berechnen lässt. Die Dichte des interplanetaren Gases als kritischen Parameter ergibt sich zu 10^-24 gcm^-3 aus Modellrechnungen bzw. zu 10^-26 gcm^-3 aus Messungen mit der Sonde Externer LinkUlyssses und ist damit um einen Faktor 3·105 zu klein, um für Anomalie verantwortlich sein zu können.
Solarer Strahlungsdruck für Pioneer 10 und 11
Abb. 15: Solarer Strahlungsdruck für Pioneer 10 und 11 (nach [6]).
Beobachtungseinflüsse
Üblicherweise werden Sondenbewegungen in baryzentrischen Koordinaten beschrieben, die durch das ICRF (Externer LinkInternational Celestial Reference System) festgelegt sind und durch die Berücksichtigung von 212 extragalaktischen Quellen als quasi-stationär angesehen werden können. Alle sondenbezogenen Messungen erfolgen über das Externer LinkDSN und unterliegen damit der gesamten Erdbewegung (Externer LinkPräzession, Externer LinkNutation, Externer LinkRotation, Externer LinkPolbewegung, Externer LinkGezeitenkräfte, Externer LinkTektonik), deren genaue Daten vom IERS (Externer LinkInternational Earth Rotation and Reference Systems Service) und EOP (Externer LinkEarth Orientation Parameters) übernommen werden. LLR (Externer LinkLunar Laser Ranging), SLR (Externer LinkSatellite Laser Ranging) und VLBI (Externer LinkVery Long Baseline Interferometry) liefern Daten zur Unregelmäßigkeiten und Abbremsung der Erdrotation.
Die Externer LinkEphemeriden-Zeit muss über genaue Lage, Geschwindigkeit und Gavitationspotential der Bodenstation auf die TAI (Externer LinkInternationale Atomzeit) umgerechnet werden, welche wiederum mit der UT1 (Externer LinkUniversal Time 1) zu verknüpfen ist.
Effekte am Externer LinkDSN (Alterungserscheinungen, Einflüsse von Masse, Wind, Tektonik, ... auf die Parabolantennen), die Blauverschiebung des Dopplersignals auf Grund von Drifts in der Zeitmessung oder Drifts der Trägerfrequenz und die Dispersion durch interplanetares Gas und Plasma konnten durch Modellrechnungen, Vergleiche mit anderen Satelliten und Pulsaren sowie durch Messungen der Dispersion bei anderen Sondenmissionen abgeschätzt werden und weisen keine Signifikanz auf.
Jedenfalls zeigt die Anomalie eine Tages- und Jahres-Modulation von 10%, die man auf ungenaue Daten in den Programmen zur Bahnberechnungen zurückführt, am eigentlichen Befund der Pioneer-Anomalie, nämlich einer über Jahre hinweg konstanten Beschleunigung, aber nichts ändert.
ist wirklich etwas lang gewurden, aber ich wollt es nicht nur verlinken, der artikel ist auch noch etwas länger, dort finden sich auch noch grafiken und einige wenige formeln
http://www.safog.com/home/pioneer_anomalie.html#Pioneer_Anomalieich hatte noch nie etwas von dieser anomalie gelesen oder gehört, wollte eben dazu einen thread aufmachen, hab nun diesen thread zum großen teil gelesen
hier fielen nun einige male die begriffe dunkle energie und dunkle materie
ich bin vor einigen tagen in einem buch welches ich derzeit lese über diese anomalie gestolpert und war beindruckt
es ist denkbar das diese beschleunigung tatsächlich in verbindung zur dunklen energie steht die man ja alternativ kosmologische konstante nennt, es ist nun ferner denkbar das diese beschleunigung auf die sonden in verbindung zur rotationszeit von sternen in den äußeren bereichen von galaxien stehen kann es bzw derselbe effekt ist
"Neue Physik"
Milgrom schlägt eine Modifikation des Newtonschen Gravitationsgesetzes vor [11], welche sehr erfolgreich die Rotationskurven von Galaxien erklärt. Diese phänomenologische Anpassung der Beschleunigung ergibt sich zu a2=a0aNewton, wobei a0 eine charakteristische Beschleunigung ist, unterhalb welcher die Modifikation zur Anwendung kommt. a0 ergibt sich aus astrophysikalischen Messungen und ist, wie schon weiter oben gefunden, wieder von der Größenordnung des Produktes aus Hubble-Konstante und Lichtgeschwindigkeit und damit der Anomalie.
Modifiziert man das Newtonsche Gravitationspotential durch einen Externer LinkYukawa-Anteil der Form ae-r/l/r, lassen sich wiederum die Rotationskurven etlicher Galaxien rekonstruieren [12], eventuell ließe sich die Pioneer-Anomalie durch eine ähnliche Anpassung erklären.
Der durch zahlreiche Beobachtungen erhärtete Befund einer kosmologischen Expansion erfordert zwangsweise Externer Linkdunkle Energie, die als Lösung der Einsteinschen Feldgleichungen in Form einer Externer Linkkosmologischen Konstanten gedeutet werden könnte. Über die Externer LinkMetrik kann ein derartiger Parameter auch auf die Bewegung von Sonden wirken. In Form der Quintessenz findet die dunkle Energie eine alternative Erklärung. In beiden Modellen gibt es Versuche, die Pioneer-Anomalie zu erklären [13,14].
Zahlreiche weitere Ansätze diskutieren verschiedenste Versionen von Skalar-Tensor-Theorien [15].
ich schätze einfach mal das sie mit der modifikation der newtonschen gravitationtheorie die MOND-theorie meinen (modifizierte newtonsche dynamik) welche eine anpassung der herkömmlichen theorie bedeutet in der man sich erhofft - oder es sogar bereits gelungen ist - die rotationsperioden der sterne im rande von galaxien gänzlich ohne dunkle materie zu erklären
wie auch immer
diese anomalie ist meiner meinung nach definitiv ein effekt einer uns noch unbekannten physik
ps:
ich hoffe das in den zitierten bereichen keine fehler von zahlenwerten aufgetreten sind, ich habe nun grob geschaut und einige zirkumflexe nachgetragen
