[論文レビュー] The "Pioneer effect" as a manifestation of the cosmic expansion in the solar system

J. L. Rosales, Jose-Luis Sanchez-Gomez|ArXiv.org|Oct 28, 1998

Relativity and Gravitational Theory被引用数 11

ひとこと要約

本論文は、異常なパイオニア加速度が局所的な重力異常ではなく、宇宙の膨張に起因する相対論的効果であると提案する。この効果は、拡張する時空における光の座標速度を用いる際、座標起因の曲率として光の測地線に現れる。主な結果として、観測された加速度（約8.7×10⁻¹⁰ m/s²）は宇宙論的起源と整合しており、太陽系が宇宙膨張の微細な兆候を経験していることを示唆する。

ABSTRACT

It is proposed that the recently reported anomalous acceleration acting on the Pioneers spacecrafts should be a consequence of the existence of some local curvature in light geodesics when using the coordinate speed of light in an expanding spacetime. This suggests taht this "Pioneer effect" is nothing else but the detection of cosmological expansion in the solar system.

研究の動機と目的

• パイオニア10号および11号の宇宙船で観測された異常な減速を、未知の物理法則ではなく宇宙膨張の結果として説明すること。
• 拡張する時空における光の座標速度が、定常加速度を模倣するような検出可能な光の測地線の曲がりを引き起こすかどうかを調査すること。
• 観測されたパイオニア効果が、宇宙の膨張の局所的現れとして解釈可能かどうかを評価すること。

提案手法

• 著者たちは、宇宙膨張を組み込んだ非定常計量を持つ時空モデルにおける光の伝播を分析する。
• 拡張宇宙における光の座標速度を用いて、光の有効な軌道の曲率を導出する。
• 座標系の選択が、遠方の宇宙船の観測された加速度に与える影響に焦点を当てる。
• フレリッドマン＝リーマン＝ロバートソン＝ウォーカー（FLRW）背景における太陽系のモデル化を通じて、宇宙論的膨張に起因する測地線ずれを計算する。
• 得られた座標起因の加速度を、観測されたパイオニア異常の値と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 太陽系における宇宙膨張の幾何的効果がパイオニア異常を説明できるか？
• RQ2 拡張する時空における光の座標速度の使用が、宇宙船追跡において顕著な加速度として現れるか？
• RQ3 観測された異常な加速度は、局所的物理的効果ではなく、宇宙論的起源と整合的か？
• RQ4 拡張する時空における光の測地線の曲がりが、電波レーダー測距データの解釈にどのように影響するか？

主な発見

• パイオニアミッションで観測された異常な加速度は、拡張する時空における光の座標速度の使用に起因する座標の寄与によるものであると解釈される。
• この効果は局所的力や未知の物理法則によるものではなく、時空のグローバル構造の結果である。
• 誘導される加速度の大きさは、観測されたパイオニア異常の値（約8.7×10⁻¹⁰ m/s²）と一致する。
• この現象は、宇宙膨張の局所的検出と捉えられ、太陽系内でも宇宙論的効果を調べられる可能性を示唆する。
• このモデルは、パイオニア効果が物理的力ではなく、時空幾何学の運動論的効果であると示唆する。