ناهنجاری پایونیر(Pioneer anomaly) به شتاب کاهنده‌ی کم ولی غیر قابل توجیه کاوشگرهای پایونیر10 و 11 اطلاق می‌شود. این دو کاوشگر اکنون در مرزهای منظومه‌شمسی قرار دارند.

در 19 آگوست 2011 مقاله‌ای در مجله  Physical Review Letters منتشر شد که در آن تمامی اطلاعات بدست‌آمده توسط این دو کاوشگر در طی سال‌ها جمع‌آوری و از آن‌ها برای توضیح ناهنجاری استفاده شده‌است. همانطور که محققان انتظار داشتند، بررسی‌ها نشان داد که ناهنجاری ثابت نیست بلکه با زمان کاهش پیدا می‌کند. یافته‌های آن‌ها نشان داد که تابش گرمایی نامتقارن می‌تواند علت اصلی ناهنجاری باشد.

کاوشگرهای پایونیر 10  و 11، به ترتیب در سال‌های 1972 و 1973 برای بررسی سیاره مشتری پرتاب شدند. محققان در طول دوره‌ای که این دو کاوشگر در حال جمع‌آوری اطلاعات بودند(کاوشگر پایونیر10 تا سال 2003 و پایونیر11 تا سال 1995) برای اینکه با آن‌ها در تماس باقی بمانند از شبکه فضای عمیق (Deep Space Network) استفاده کردند. هم‌اکنون این دو کاوشگر بیش از دو برابر فاصله پلوتون تا خورشید از ما فاصله دارند. پس از اینکه پایونیر10 و 11 از کنار زحل عبور کردند، تأثیر گرانش خورشید، ذرات گرد و غبار و دیگر سیارات بر حرکت آن‌ها به دقت مورد بررسی قرار گرفت. در این بررسی‌ها مشخص شد که این دو کاوشگر با سرعتی کمتر از آنچه مورد انتظار بود حرکت می‌کنند. یکی از این تحقیقات که در سال 2002 انجام شد، نشان داد که هردو آن‌ها دارای شتابی با اندازه ثابت حدود 10^-9 (متر بر مجذور ثانیه)و جهتی به سوی خورشید هستند.[1]

برای توجیه این کاهش سرعت، محققان توضیحات بسیاری ارائه دادند. از توضیحات خیلی‌ پیچیده، مانند وارد کردن گرانش غیرنیوتونی و یا تورم جهان. اما خیلی ها پیشنهاد هایی بر اساس فیزیک استاندارد، مانند نشت گاز یا تشعشعات گرمایی غیر متقارن از منبع انرژی هسته ای‌ی سفینه ها را داده اند. بر اساس این توضیحات معمولی تر شتاب کندشونده کاوشگرها باید با زمان کاهش یابد، چیزی که هنوز مشاهده نشده است.

اسلاو تورشو(Slava Turyshev)[2] و همکارانش در سال 2002 شروع به بررسی بیشتر اطلاعات پایونیر کردند. این گروه اطلاعات بایگانی شده‌ای پیدا کردند که مربوط به چندین دهه قبل بود و در نرم‌افزارهای منسوخ شده و یا کارت‌های پانچ نگهداری می‌شد. به گفته تورشو تلاش برای بازیابی اطلاعات ده سال به طول انجامید، اما اکنون این اطلاعات به فرمت‌های جدید برگردانده‌شده‌اند.

قبل از دستیابی به این اطلاعات جدید، برای پایونیر10 تنها اطلاعات مربوط به 5/11 سال (که در سال 2002 از آن‌ها استفاده شد) و برای پایونیر11 تنها 75/3 سال وجود داشت. اما با تلاش این گروه اینک برای کاوشگر پایونیر10 به اطلاعات مربوط به 1/23 سال و برای پایونیر11 ، 11 سال دسترسی داریم. اما جمع‌آوری اطلاعات تنها نیمی از مسئله است. هنگامی که کاوشگرها سیاره مشتری را پشت سر گذاشتند، برای برقراری آسانتر تماس با آن‌ها فرکانس‌های ارتباطی تغییر داده‌شد و این باعث شد که بررسی چگونگی حرکت کاوشگرها با استفاده از تحلیل فرکانسی دوپلر کار سخت و پیچیده‌ای شود.

این محقق تصریح می‌کند که: یک سری از این اطلاعات فقط به صورت دستی ثبت شده‌بود. علاوه بر آن، با جایگزینی چند ایستگاه فضایی جدید، شبکه  فضای عمیق نیز توسعه داده‌شده و چند ایستگاه قدیمی از فرآیند تحقیقات خارج شده‌بودند. این گروه حتی مجبور به بررسی زلزله‌هایی بودند که ممکن بود مکان ایستگاه‌ها را تغییر داده‌باشند. این تغییرات می‌توانست به اندازه‌ای باشد که ردیابی مسیر کاوشگرها را غیر ممکن سازد. اما پس از همه این بررسی‌ها، ناهنجازی پایونیر نهایتاً تأیید شد. از طرف دیگر این نکته نیز روشن شد که آنومالی به آرامی در حال کاهش است، با این حال هنوز هم نمی‌دانیم که این کاهش خطی است یا نمایی، به سمت زمین است یا خورشید. اما این کاهش آنومالی تأییدی بر این عقیده است که کاوشگرها نیروهای کوچکی را در طول حرکت خود احساس می‌کنند. نیروهایی که به خاطر بازتاب و تشعشعات انرژی گرمایی به وجود می‌آید.

تورشو و همکارانش در حال اتمام پروژه‌ای هستند که در آن با استفاده از اطلاعات بسیار زیادی که در دست دارند به بررسی نشت گرما پرداخته و به این سؤال پاسخ می‌دهند که آیا این عامل اندازه و جهت مورد نیاز برای ایجاد ناهنجاری را دارند؟

لوییس شفر (Louis Scheffer)، مهندس الکترونیک و از محققان مؤسسه پزشکی هاگز(Hughes) هاروارد اعتقاد دارد که عامل اصلی ناهنجاری همین نیروهای ناشی از نشت گرماست.[3] به گفته این محقق تنها ایراد جدی که می‌توان به این استدلال گرفت پایداری این عامل است و امیدوار است که تحلیل‌های جدید جواب این سؤال را بدهد.

منبع:

Pioneer Anomaly is Fading,

Physical Review Focus,

By David Lindley,

Aug 19, 2011