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De nouveaux indices sur l’anomalie Pioneer

par Serge Reynaud - 22 mai 2009

Cette découverte inattendue a été publiée il y a une dizaine d’années par une équipe du JPL, un laboratoire de la NASA. Une collaboration de physiciens français regroupant des chercheurs de l’ONERA, du laboratoire Géosciences Azur et du Laboratoire Kastler Brossel vient d’apporter de nouveaux indices à ce dossier en conduisant une nouvelle analyse détaillée des données mises à leur disposition par le JPL.

Lancées en 1972 et 1973, les sondes spatiales Pioneer 10 et Pioneer 11 ont effectué les premières visites des systèmes des planètes géantes Jupiter et Saturne. Après avoir rempli avec succès ce qui était leur mission principale, les sondes Pioneer 10 et Pioneer 11 ont continué leur voyage vers les confins du système solaire en continuant à effectuer de nombreuses observations. En particulier, elles ont effectué les premières expériences de test de la loi de gravité à l’échelle du système solaire. Et elles ont alors mis en évidence une anomalie de trajectoire qui reste à ce jour incomprise.

Les trajectoires sont suivies par mesure de la vitesse Doppler des sondes à partir des grandes antennes du Deep Space Network (réseau d’antennes de la Nasa). Les signaux Doppler montrent une déviation de la trajectoire prédite qui a été caractérisée par l’équipe du JPL comme une accélération de nature inconnue, dirigée vers le centre du système solaire et ayant une amplitude de 0,9 nanomètres par seconde carré. Quoique faible, cette accélération anormale est beaucoup plus grande que la résolution instrumentale. De nombreuses vérifications n’ont pas permis jusqu’à présent d’en proposer une explication convaincante. Si cette explication était due à un comportement anormal de la gravitation à l’échelle du système solaire, cela aurait un impact considérable sur la physique fondamentale, la physique du système solaire et l’astrophysique.

Les données utilisées par l’équipe du JPL ont été mises à la disposition d’une collaboration internationale qui a pour but de caractériser l’anomalie de la façon la plus complète possible. Des physiciens français se sont attelés à la réanalyse des données Doppler couvrant en particulier la période allant du 30 novembre 1986 au 20 juillet 1998 pour la sonde Pioneer 10. Ils ont développé un logiciel spécifique de trajectographie afin d’analyser ces données. Ils ont d’abord confirmé la présence de l’anomalie séculaire, avec une amplitude à peu près égale à celle trouvée dans l’analyse du JPL.

Ils ont également mis en évidence des anomalies périodiques dans le signal Doppler avec des périodes correspondant au mouvement diurne et annuel de la Terre. Ces effets périodiques annuels, semi annuels et journalier semblent être bien pris en compte par un unique angle associé à la géométrie de la propagation des signaux entre la terre et la sonde. Ils viennent compléter le dossier déjà épais de l’enquête consacrée depuis une dizaine d’années à l’anomalie Pioneer. Ces nouveaux indices semblent en particulier écarter les interprétations de l’anomalie qui ne concernent que la sonde elle-même.

Pour en savoir plus

- Pioneer 10 Doppler data analysis : disentangling periodic and secular anomalies, Agnès Levy, Bruno Christophe, Philippe Berio, Gilles Metris, Jean-Michel Courty, Serge Reynaud, Advances in Space Research 43, 10 (2009) 1538-1544 [ hal-00322209]

- une bréve de Maurice Mashaal sur le site de Pour la Science

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