Il Pioniere anomalo

La Gravitazione è uno di quei campi della fisica che è stato “dato per morto” più di una volta nella breve storia del pensiero scientifico, ma che periodicamente ha riservato sorprese anche di un certo rilievo.

Si parte con gli esperimenti di Galileo Galilei, quasi certamente non fatti lasciando cadere i gravi dalla Torre di Pisa come vuole ma leggenda, ma invece ripetuti in laboratorio, su piani inclinati.
Per quanto primitivi, questi esperimneti mostrarono l’indipendenza dell’azione gravitazionale dal peso dei corpi, permettendo anche a Galileo di introdurre il concetto di resistenza offerta dall’aria contro la caduta dei corpi.

Newton tentò la spiegazione definitiva del fenomeno con la Teoria della Gravitzione Universale, che tuttavia mostrò i suoi limiti in alcune situazioni particoalri, come ad esempio l’impossibilità di spiegare il fenomeno della precessione del perielio del pianeta Mercurio.

La Relatività Generale completò la spiegazione della gravità come un fenomeno originato dalla modifica della geometria dello spazio-tempo e risolse le anomalie non spiegabili da Newton.
Nell’ambito si questa teoria, è ancora aperta la sfida alla misura diretta della radiazione gravitazionale (da parte di esperimenti come LIGO) ed è nota la sua – si spera solo temporanea – incompatibilità con la meccanica quantistica.In tutto questo fervore teorico, a scombinare ulteriormente le carte in tavola, in tempi recenti si è aggiunta l’osservazione di un fenomeno chiamato Anomalia Pioneer. Il nome deriva evidentemente delle due sonde spaziali che l’hanno messo in evidenza già a partire dagli anni ’80 e che poi hanno fornito di dati sperimentali utili alla sua investigazione puntuale dal 1994 fino ai giorni nostri.

Per chi non conoscesse questo fenomeno, ricordo brevemente che si tratta dell’osservazione di una decelerazione anomala in entrambi questi veicoli spaziali.
I due Pioneer infatti sono in allontanamento dal Sistema Solare, ma sono leggermente rallentati dall’attrazione gravitazionale dei corpi celesti che lo compongono, Sole in primis. Questa decelerazione può essere calcolata con precisione grazie appunto alle teorie descritte in apertura, tuttavia le misurazioni effettuate sui due veicoli mostrano uno scostamento dal valore teorico di 8.74±1.33×10⁻¹⁰ m/s², piccolo ma comunque misurabile tramite rilevazioni doppler dei segnali radio inviati dalle sonde a Terra.

Fino al 2003, ultimo anno di attività radio da parte dei Pioneer, tutte le misurazioni concordavano con il valore appena detto, confermando quindi l’esistenza della anomalia e reclamando di conseguenza una spiegazione teorica.
Diverse giustificazioni sono state proposte: alcune usando spiegazioni contingenti (pressione di radiazione, piccole fughe di gas o forze di attrito non previste), altre – più radicali – invitano alla riformulazione della gravitazione oppure del principio di inerzia prendendo in considerazione anche effetti cosmologici come l’espansione o la rotazione dell’Universo.
Maggiori informazioni su questo effetto si possono trovare sulla relativa pagina della Wikipedia.

E’ notizia recentissima che un gruppo di lavoro all’interno del JPL ha dato quella che probabilmente è la risposta definitiva al problema. La loro analisi, infatti, spiega come una emissione anisotropa di calore da parte della High Gain Antenna e degli RTG installati bordo dei due veicoli possa spiegare il cambio di accelerazione nell’ambito dell’errore strumentale.
Il documento di presentazione è disponibile liberamente su arXiv all’indirizzo http://arxiv.org/abs/1204.2507 e rappresenta una lettura interessante, ben scritta e comprensibile anche senza una preparazione specifica in materia.
L’argomento è stato anche trattato recentemente in un post sul blog di Roberto Battiston sul sito di Le Scienze.

A costo di ripeterci, dobbiamo ancora una volta mettere l’accento sulla incredibile storia di due fragili strumenti elettromeccanici che si sono avventurati in territori sconosciuti e che sono riusciti a darci importanti informazioni scientifiche per complessivamente 30 e più anni dal loro lancio.
A fronte di un costo complessivo approssimativamente di 700 milioni di USD (del 2001) è un risultato di assoluta rilevanza che, se ancora ce ne fosse bisogno, dimostra un volta in più la poca lungimiranza dei politici che si ostinano a non voler investire in scienza e in ricerca.
Una menzione particolare va a Gary Flandro che più di ogni altro ha contribuito alla concezione del Planetary Grand Tour dando effettivamente il via alle missioni Pioneer e Voyager.