[论文解读] 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 11

一句话总结

本文提出，先驱号异常加速度并非局部引力异常，而是宇宙膨胀引起的相对论效应，表现为在使用膨胀时空中光的坐标速度时，光测地线产生的坐标诱导曲率。关键结果是，观测到的加速度（约8.7×10⁻¹⁰ m/s²）与宇宙起源一致，表明太阳系经历了宇宙膨胀的微妙表现。

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.

研究动机与目标

• 将先驱10号和11号探测器观测到的异常减速解释为宇宙膨胀的结果，而非未知物理现象。
• 研究在膨胀时空中使用光的坐标速度是否会在光测地线中诱导出可检测的曲率，从而模拟出恒定加速度。
• 评估观测到的先驱效应是否可解释为全球宇宙膨胀在局部的表现。

提出的方法

• 作者分析包含宇宙膨胀的非静态度规的时空模型中的光传播。
• 他们使用膨胀宇宙中光的坐标速度，推导出光子的有效轨迹曲率。
• 分析聚焦于坐标系的选择如何影响遥远探测器观测到的加速度。
• 通过在弗里德曼-勒梅特-勒梅特（FLRW）背景中建模太阳系，计算宇宙膨胀引起的测地线偏离。
• 将由此产生的坐标诱导加速度与观测到的先驱异常值进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否通过太阳系中宇宙膨胀的几何效应解释先驱号异常？
• RQ2 在膨胀时空中使用光的坐标速度是否会导致航天器跟踪中出现表观加速度？
• RQ3 观测到的异常加速度是否与宇宙起源一致，而非局部物理效应？
• RQ4 在膨胀时空中光测地线的曲率如何影响无线电测距数据的解释？

主要发现

• 先驱任务中观测到的异常加速度被解释为在膨胀时空中使用光的坐标速度时产生的坐标伪影。
• 该效应并非源于局部力或未知物理，而是时空全局结构的后果。
• 诱导加速度的大小与观测到的先驱异常值（约8.7×10⁻¹⁰ m/s²）一致。
• 该现象被表述为对宇宙膨胀的局部探测，表明即使在太阳系内也能探测到宇宙学效应。
• 该模型表明，先驱效应并非物理力，而是时空几何的运动学效应。