Pioneer 10 a Pioneer 11

Stín na klasickou fyziku představovanou Newtonovou teorií gravitace a obecnou teorií relativity vrhla anomálie pohybu zjištěná u sond Pioneer 10 a Pioneer 11. Tyto sondy odstartovaly v letech 1972 a 1973. Jejich cílem byl průzkum vnějších planet sluneční soustavy. Poté, co sondy úspěšně prolétly kolem vnějších planet, se určování jejich polohy stalo rutinním cvičením. Právě od této části dráhy sond se však odvíjí záhada, která jedněm fyzikům působí vrásky a druhé naplňuje vzrušením, že jsou na stopě nové fyziky.

Jde o to, že analýza radiometrických dat odhalila u obou sond anomální zrychlení (–8,5±1,3).10^–10 ms^–2. ¹⁾ Problém spočívá v tom, že toto zpomalení není vysvětlitelné jako výsledek působení gravitačních sil a tlaku slunečního větru. Skeptičtí fyzikové se nejprve pokoušeli vysvětlit zpomalení jako nedostatečné započtení různých tepelných a mechanických efektů, nebo dokonce jako chybu v algoritmech používaných pro určování polohy. Úspěšný nebyl žádný pokus o konvenční vysvětlení. Naopak se zdá, že se stejný efekt projevuje i u sond Galileo a Ulysseus.

Zbývá tedy něco jiného než hledat vysvětlení v nové fyzice? Jak situaci komentovali v červenci 2004 O. Bertolami a J. Páramos: „…potřebovali bychom navrhnout teorii, která modifikuje gravitační zákon subtilním způsobem tak, že se odchylky projevují na pohybu malých těles, jakými jsou zmíněné sondy, ale analogický efekt se neprojevuje u planet. Je tudíž v sázce jeden ze základů obecné teorie relativity – slabý princip ekvivalence, který říká, že všechna tělesa v gravitačním poli padají stejnou rychlostí nezávisle na jejich hmotnosti či složení.“ Teoretici zatím spekulují o extradimenzích, o vlivu temné hmoty, o urychlování expanze vesmíru a dalších potenciálních vysvětleních této anomálie. Pokud by se ukázalo, že anomálie je projevem nových fyzikálních zákonů, byl by to výsledek převratné důležitosti. A i kdyby se ukázalo, že je způsobena zatím neznámý systematickým mechanizmem (jako je např. vyzařování tepla sondou), pomohlo by pochopení této anomálie konstruovat stabilnější sondy a přesněji navigovat dlouhodobé experimenty. Sedm let poté, co byly analýzy radiometrických dat publikovány, vzrostl zájem o gravitační anomálii natolik, že Evropská kosmická agentura ESA uvažuje o specializované sondě, která by poskytla pro zrychlení tisíckrát přesnější výsledky, než jsou ty, které byly získány z obou sond.