În august 2017, astronomii au făcut o altă descoperire majoră atunci când Observatorul gravitațional-valuri (Interferometrul Laser) a detectat unde gravitaționale care se cred că sunt cauzate de fuziunea a două stele de neutroni. Din acel moment, oamenii de știință din mai multe facilități din întreaga lume au efectuat observații de urmărire pentru a determina consecințele acestei fuziuni, chiar și pentru a testa diverse teorii cosmologice.
De exemplu, în trecut, unii oameni de știință au sugerat că inconsistențele dintre teoria lui Einstein despre relativitatea generală și natura Universului pe scări mari ar putea fi explicate prin prezența unor dimensiuni suplimentare. Cu toate acestea, potrivit unui nou studiu realizat de o echipă de astrofizicieni americani, evenimentul kilonova de anul trecut exclude în mod eficient această ipoteză.
Studiul lor a fost publicat recent în Journal of Cosmology and Astroparticle Physics,intitulat „Limite la numărul de dimensiuni spațiu de la GW170817”. Studiul a fost condus de Kris Pardo, student absolvent la Departamentul de Științe Astrofizice de la Universitatea Princeton, și a inclus membri de la Universitatea din Chicago, Universitatea Stanford și Centrul pentru Astrofizică Calculativă a Institutului Flatiron.
Spre deosebire de evenimentele anterioare care au produs valuri gravitaționale, evenimentul kilonova - cunoscut sub numele de GW170817 - a implicat fuziunea a două stele de neutroni (spre deosebire de găurile negre), iar urma a fost vizibilă astronomilor folosind telescoape convenționale. Ba mai mult, a fost primul eveniment astronomic detectat atât în unde gravitaționale, cât și în electromagnetice - inclusiv în lumină vizibilă, raze gamma, raze X și unde radio.
După cum a explicat prof. Daniel Holz - profesor de astronomie / astrofizică și fizică la Universitatea din Chicago și coautor al studiului -:
„Este pentru prima dată când am putut detecta surse simultan atât în undele gravitaționale, cât și în cele de lumină. Aceasta oferă o sondă cu totul nouă și interesantă și am învățat tot felul de lucruri interesante despre univers. ”
După cum s-a menționat, oamenii de știință au căutat de mult timp explicații pentru discrepanța dintre înțelegerea noastră modernă a gravitației (așa cum este explicată de Relativitatea generală) și observațiile noastre despre Univers. În esență, galaxiile și grupele de galaxii exercită o influență gravitațională mai mare decât se poate explica prin cantitatea de materie vizibilă pe care o au (de exemplu stele, praf și gaze).
Până acum, oamenii de știință au sugerat existența materiei întunecate pentru a explica aparenta „masă lipsă” și energia întunecată pentru a explica de ce Universul se află într-o stare constantă (și accelerată) de expansiune. Dar o altă teorie este aceea că pe distanțe lungi, gravitația „scurge” în dimensiuni suplimentare, ceea ce o face să pară mai slabă pe scări mari. Acest lucru ar explica aparenta disparitate între observațiile astronomice și Relativitatea generală.
Evenimentul kilonova - și undele gravitaționale și lumina pe care le-a produs - au oferit echipei de cercetare o modalitate de a testa această teorie. Practic, dacă gravitația ar fi scurs în alte dimensiuni după fuziune, atunci semnalul măsurat de LIGO și de alți detectori de unde gravitaționale ar fi fost mai slab decât se aștepta. Cu toate acestea, nu a fost.
Din aceasta, echipa a stabilit că, chiar și pe scări care implică sute de milioane de ani-lumină, Universul este format din trei dimensiuni ale spațiului și una din timp cu care suntem familiarizați. Și conform echipei, acesta este doar primul dintre numeroasele teste pe care astronomii vor fi capabili să le facă datorită exploziei recente din cercetarea valurilor gravitaționale.
„Există atât de multe teorii încât până acum nu am avut moduri concrete de testat. Acest lucru schimbă modul în care mulți oameni își pot face astronomia ”, a spus Fishbach. Cu viitoarele detectări ale undelor gravitaționale, oamenii de știință pot găsi modalități de testare a altor mistere cosmologice. "Așteptăm cu nerăbdare să vedem ce surprize de undă gravitațională poate avea universul pentru noi", a adăugat Holz.
