Anomalía de las Pioneer resuelta mediante una técnica de gráficos por ordenador de los 70

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Artículo original publicado el 31 de marzo de 2011 en The Physics ArXiv Blog.

Un nuevo modelo por ordenador de la forma en que se emite el calor desde distintas partes de la nave Pioneer, y es reflejado desde otras, resuelve finalmente uno de los mayores misterios de la astrofísica.

Durante la última década aproximadamente, la Anomalía de las Pioneer se ha convertido en una de los grandes misterios sin resolver de la astrofísica.

Anomalía Pioneer


El problema es éste. Las naves Pioneer 10 y 11 se lanzaron hacia Júpiter y Saturno a principios de la década de 1970. Tras sus respectivos sobrevuelos, continuaron en trayectorias de escape del Sistema Solar, ambas decelerando bajo la fuerza gravitatoria del Sol. Pero unas cuidadosas medidas demuestran que la nave está frenando más rápido de lo que debería, como si estuviese siendo arrastrada hacia el Sol por una fuerza extra invisible.

Esta deceleración es minúscula: Apenas (8,74±1,33)×10−10 ms−2. La gran pregunta es de dónde procede.

Los ingenieros de la nave pensaron al principio que el calor emitido por la nave era algo que podría provocar exactamente este tipo de frenado. Pero cuando examinaron la forma en que se producía el calor en la nave, por medio del plutonio a bordo, y cómo debe emitirse el mismo, fueron incapaces de cuadrar los números. Como mucho, los efectos térmicos podrían tener en cuenta sólo el 67 por ciento de la deceleración, comentaban.

Esto llevó a una gran cantidad de ideas, algunas de las cuales hemos cubierto en este blog. Por ejemplo, el año pasado revisamos un trabajo que descartaba la posibilidad de que la gravedad pudiese ser más fuerte a esas distancias, dado que deberíamos ver un efecto similar en la órbita de objetos igualmente lejanos como Plutón.

Ahora, Frederico Francisco del Instituto de Plasmas y Fusión Nuclear el Lisboa, Portugal, y algunos colegas, dicen que han calculado dónde se equivocaron en los cálculos térmicos.

Estos chicos han rehecho los cálculos usando un modelo por ordenador no sólo de cómo se emite el calor, sino también de cómo es reflejado en varias partes de la nave. El reflejo resultó ser clave.

Los cálculos previos sólo han estimado el efecto del reflejo. Por lo que Francisco y compañía usaron una técnica de modelado por ordenador llamada sombreado de Phong (Phong shading) para calcular exactamente cómo se refleja el calor emitido y en qué dirección termina viajando.

El sombreado de Phong fue ideado en la década de 1970 y actualmente se usa en muchos paquetes de renderización para modelar reflejos en tres dimensiones. Originalmente se desarrolló para manejar los reflejos de la luz visible desde objetos en 3D, pero funciona igual de bien para la luz infrarroja, dicen Francisco y compañía.

En particular, el sombreado de Phong ha permitido al equipo portugués incluir por primera vez el efecto del calor emitido desde una parte de la nave llamada compartimento principal del equipo. Resulta que el calor de la pared trasera de este compartimento se refleja desde la parte trasera de la antena de la nave (ver diagrama superior).

Dado que la antena apunta en dirección al Sol, hacia la Tierra, el reflejo desde la parte trasera tendería a frenar la nave. “La radiación de esta pared se reflejará, en una primera iteración, en la antena y suma una contribución a la fuerza en la dirección del Sol”, dicen Francisco y compañía.

He aquí, este componente extra de fuerza es el que crea toda la diferencia. Como lo dicen Francisco y compañía: “Con los resultados presentados aquí, se hace más aparente que, a menos que surjan nuevos datos, el misterio de la aceleración anómala de las sondas Pioneer puede finalmente dejarse descansar”. En otra palabra, la anomalía desaparece.

Por supuesto, otros grupos querrán confirmar estos resultados y un equipo del Laboratorio de Propulsión a Chorro en Pasadena, el cual ha recopilado los datos de las sondas, está actualmente estudiando su propio modelo por ordenador del gasto térmico.

Será interesante ver si concuerdan. Si lo hacen; problema resuelto. ¡Probablemente!


Fecha Original: 31 de marzo de 2011
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