Le orbite ellittiche dei satelliti Galileo 5 e 6 hanno permesso ai ricercatori di misurare la dilatazione del tempo gravitazionale con un'accuratezza senza precedenti. L'eccentricità relativistica raggiunge un'ampiezza di picco di circa 370 nanosecondi, a causa dello spostamento dell'altezza dei satelliti
Il lancio infruttuoso di due satelliti di posizionamento globale 4 anni fa è stato un vero dono per i fisici. Gli scienziati hanno usato le navicelle spaziali 5 e 6 del sistema Galileo per misurare più accuratamente la dilatazione del tempo gravitazionale.
La dilatazione del tempo gravitazionale (redshift gravitazionale) è una predizione chiave della teoria generale della relatività, che Albert Einstein ha pubblicato 100 anni fa. I campi gravitazionali rallentano il passare del tempo. Più l'orologio è vicino a un oggetto enorme, più le frecce si muovono più lentamente per l'osservatore esterno.
Il rallentamento del tempo si verifica anche a causa del movimento, come previsto dalla teoria della relatività di Einstein del 1905. Più veloce ti muovi, più lento è il tempo (per l'osservatore esterno). La dilatazione del tempo non è solo un fenomeno teorico. I satelliti dovevano usarlo per fornire letture accurate agli utenti sulla Terra. I ricercatori sono stati in grado di misurare il fenomeno sul campo. Il caso più famoso fu registrato nel 1976 usando l'esperimento Gravity Probe-A. Quindi un orologio atomico è stato inviato ad un'altitudine di 10.000 km, dopo di che hanno confrontato i dati con le letture sulla Terra. I risultati hanno confermato le previsioni della teoria generale della relatività con una precisione dello 0,007%.
Le misurazioni del Gravity Probe-A sono state considerate il gold standard per 40 anni, fino all'apparizione dei satelliti Galileo 5 e 6. La coppia è stata lanciata sul razzo Soyuz nel 2014 per unirsi alla rete di navigazione satellitare europea. Ma le cose non sono andate secondo i piani. La linea di fondo è che il razzo ha lanciato i satelliti in orbite irregolari (troppo ellittiche per la navigazione). Entrambi i satelliti salgono e scendono a 8.500 km in orbita due volte al giorno.
Questo comportamento non è adatto per il lavoro di navigazione e i membri del team stanno ancora cercando di capire come restituire i satelliti a una costellazione. Ma questa situazione è ideale per cambiare la dilatazione del tempo, specialmente da quando Galileo 5 e 6 hanno i loro orologi atomici, che rimarranno stabili per 3 milioni di anni.
A causa di un malfunzionamento, i satelliti Galileo 5 e 6 sono stati lanciati nelle orbite sbagliate durante il lancio sul razzo Soyuz nel 2014. Le successive manovre hanno aiutato a dispiegare le loro orbite, ma le traiettorie di volo rimangono troppo ellittiche per unirsi alla costellazione.
Nuove misurazioni hanno migliorato la precisione di determinazione del tempo di decelerazione gravitazionale di 5 volte rispetto agli indicatori Gravity Probe-A. Sono contento che la teoria sia confermata da osservazioni pratiche.
Risultati straordinari sono stati possibili grazie alle caratteristiche uniche dei satelliti Galileo. È necessario ringraziare per la stabilità dei loro orologi atomici di bordo, la precisione in orbita, nonché la presenza di riflettori laser, fornendo le caratteristiche prestazionali di misurazioni indipendenti e precise dell'orbita dalla Terra.
