Gravitomagnetismi

Gravitomagnetismi on ilmiö, jossa pyörivä tai kiihtyvä kappale vetää vähäisessä määrin avaruutta ja aikaa mukanaan. Se on Albert Einsteinin esittämän yleisen suhteellisuusteorian vuonna 1918 teoreettisesti ennustettu johdannainen. Se tunnetaan myös nimillä frame-dragging -efekti ja keksijöidensä itävaltalaisten Josef Lensen ja Hans Thirringin mukaan Lensen–Thirringin ilmiönä.

Suhteellisuusteoria on jo ennustanut oikein todennetusti energian mahdollisen muuttumisen massaksi ja päinvastoin. Samoin on todennettu ulkopuolisesta havainnoijasta katsottuna valon nopeutta lähestyvän objektin muuttuvan näennäisesti painavammaksi ja lyhyemmäksi – tätä kuvataan matemaattisesti Lorentz-muunnoksilla. Gravitomagnetismi tarkoittaa sitä, että pyörivän tai kiihtyvän massan läheisyydessä sijaitsevan kohteen pitäisi siirtyä verrattuna siihen, mitä Newtonin mekaniikka ennustaisi, joskin tavattoman vähän: muutamia triljoonasosia. Gravitomagnetismia ei ole yksiselitteisesti todennettu, mikä johtunee mittauslaitteiden tarkkuusvaatimuksesta.

Gravitomagnetismin olemassaolo selittäisi kvasaarien odotettua voimakkaamman säteilyn sekä pyörivien mustien aukkojen läheisyydessä esiintyvän säteilyn voimakkuuden verrattuna pyörimättömiin aukkoihin. Lisäksi lentokoneiden toiminnassa havaittuja erikoisia ilmiöitä voitaisiin selittää gravitomagnetismin avulla.

Ilmiön olemassaoloa ovat yrittäneet tutkia mm. Leccen yliopistossa italialainen Ignazio Ciofolini sekä Marylandin yliopistossa Baltimoressa Erricos Pavlis. He ovat mitanneet geodeettisten LAGEOS-satelliittien sijaintia maahan nähden, mutta mittauksessa on havaittu vain noin kahdestoista miljoonasosa-asteen poikkeama odotetusta. Myös NASAn Gravity Probe B -satelliitin havainnoissa on todettu odottamattoman korkeat virherajat. Lensen–Thirringin ilmiötä on yritetty havaita myös tutkimalla Marsia kiertävän Mars Global Surveyor -satelliitin liikettä. Tästä saadut tulokset ovat rohkaisevia, mutta virherajat ovat edelleen suuret.

Aiheesta muualla

• LAGEOS (Arkistoitu – Internet Archive) (englanniksi)
• Gravity Probe B (englanniksi)
• Iorio L. (2006) Evidence of the gravitomagnetic field of Mars (arXiv preprint) (englanniksi)