Τον Αύγουστο του 2017, οι αστρονόμοι πραγματοποίησαν μια ακόμη σημαντική ανακάλυψη όταν το Παρατηρητήριο Βαρυτικών Κυμάτων Βαρύτητας (LIGO) του Laser Interferometer ανίχνευσε βαρυτικά κύματα που πιστεύεται ότι προκλήθηκαν από τη συγχώνευση δύο άστρων νετρονίων. Από τότε, οι επιστήμονες σε πολλές εγκαταστάσεις σε όλο τον κόσμο έχουν πραγματοποιήσει παρατηρήσεις παρακολούθησης για να προσδιορίσουν τη συνέπεια αυτής της συγχώνευσης, ακόμη και για να δοκιμάσουν διάφορες κοσμολογικές θεωρίες.
Για παράδειγμα, στο παρελθόν, ορισμένοι επιστήμονες έχουν προτείνει ότι οι ασυνέπειες μεταξύ της Θεωρίας της Γενικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν και της φύσης του Σύμπαντος σε μεγάλες κλίμακες θα μπορούσαν να εξηγηθούν από την παρουσία επιπλέον διαστάσεων. Ωστόσο, σύμφωνα με μια νέα μελέτη από μια ομάδα Αμερικανών αστροφυσικών, το περασμένο γεγονός kilonova αποκλείει αποτελεσματικά αυτήν την υπόθεση.
Η μελέτη τους δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο Περιοδικό Φυσικής Κοσμολογίας και Αστροσωματιδίων,με τίτλο "Όρια στον αριθμό των διαστάσεων χωροχρόνου από το GW170817". Η μελέτη διεξήχθη από τον Kris Pardo, έναν μεταπτυχιακό φοιτητή στο Τμήμα Αστροφυσικών Επιστημών στο Πανεπιστήμιο του Princeton και περιελάμβανε μέλη από το Πανεπιστήμιο του Σικάγο, το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ και το Κέντρο Υπολογιστικής Αστροφυσικής του Ινστιτούτου του Flatiron.
Σε αντίθεση με προηγούμενα γεγονότα που παρήγαγαν βαρυτικά κύματα, το γεγονός kilonova - γνωστό ως GW170817 - περιελάμβανε τη συγχώνευση δύο αστεριών νετρονίων (σε αντίθεση με τις μαύρες τρύπες) και η συνέπεια ήταν ορατή στους αστρονόμους χρησιμοποιώντας συμβατικά τηλεσκόπια. Επιπλέον, ήταν το πρώτο αστρονομικό γεγονός που εντοπίστηκε τόσο στα βαρυτικά όσο και στα ηλεκτρομαγνητικά κύματα - συμπεριλαμβανομένων του ορατού φωτός, των ακτίνων γάμμα, των ακτίνων Χ και των ραδιοκυμάτων.
Όπως εξήγησε ο καθηγητής Daniel Holz - καθηγητής αστρονομίας / αστροφυσικής και φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο και συν-συγγραφέας της μελέτης:
«Είναι η πρώτη φορά που καταφέραμε να εντοπίσουμε πηγές ταυτόχρονα τόσο στα βαρυτικά όσο και στα φωτεινά κύματα. Αυτό παρέχει έναν εντελώς νέο και συναρπαστικό έλεγχο, και μαθαίνουμε κάθε είδους ενδιαφέροντα πράγματα για το σύμπαν. "
Όπως σημειώθηκε, οι επιστήμονες έχουν ζητήσει από καιρό εξηγήσεις για τη διαφορά μεταξύ της σύγχρονης κατανόησης της βαρύτητας (όπως εξηγείται από τη Γενική Σχετικότητα) και των παρατηρήσεών μας για το Σύμπαν. Ουσιαστικά, οι γαλαξίες και οι συστάδες γαλαξιών ασκούν μεγαλύτερη βαρυτική επίδραση από ό, τι μπορεί να εξηγηθεί από την ποσότητα της ορατής ύλης που έχουν (δηλαδή αστέρια, σκόνη και αέριο).
Μέχρι στιγμής, οι επιστήμονες έχουν προτείνει την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης για να εξηγήσουν την φαινομενική «ελλείπουσα μάζα» και τη σκοτεινή ενέργεια για να εξηγήσουν γιατί το Σύμπαν βρίσκεται σε μια σταθερή (και επιταχυνόμενη) κατάσταση επέκτασης. Αλλά μια άλλη θεωρία είναι ότι σε μεγάλες αποστάσεις, η βαρύτητα «διαρρέει» σε πρόσθετες διαστάσεις, με αποτέλεσμα να φαίνεται πιο αδύναμη σε μεγάλες κλίμακες. Αυτό θα εξηγούσε την προφανή διαφορά μεταξύ των αστρονομικών παρατηρήσεων και της Γενικής Σχετικότητας.
Η εκδήλωση kilonova - και τα κύματα βαρύτητας και το φως που παρήγαγε - προσέφεραν στην ερευνητική ομάδα έναν τρόπο να δοκιμάσει αυτή τη θεωρία. Βασικά, εάν η βαρύτητα είχε διαρρεύσει σε άλλες διαστάσεις μετά τη συγχώνευση, τότε το σήμα που μετρήθηκε από τον LIGO και άλλους ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων θα ήταν ασθενέστερο από το αναμενόμενο. Ωστόσο, δεν ήταν.
Από αυτό, η ομάδα διαπίστωσε ότι ακόμη και σε κλίμακες που περιλαμβάνουν εκατοντάδες εκατομμύρια έτη φωτός, το Σύμπαν αποτελείται από τρεις διαστάσεις του χώρου και μία από τις οποίες γνωρίζουμε. Και σύμφωνα με την ομάδα, αυτή είναι η πρώτη από πολλές δοκιμές που θα μπορούν να κάνουν οι αστρονόμοι χάρη στην πρόσφατη έκρηξη στην έρευνα των βαρυτικών κυμάτων.
«Υπάρχουν τόσες πολλές θεωρίες που μέχρι τώρα δεν είχαμε συγκεκριμένους τρόπους για να δοκιμάσουμε. Αυτό αλλάζει πώς πολλοί άνθρωποι μπορούν να κάνουν την αστρονομία τους », δήλωσε ο Fishbach. Με μελλοντικές ανιχνεύσεις βαρυτικών κυμάτων, οι επιστήμονες μπορούν να βρουν τρόπους για να δοκιμάσουν άλλα κοσμολογικά μυστήρια. «Ανυπομονούμε να δούμε ποιες εκπλήξεις βαρυτικών κυμάτων μπορεί να έχει το σύμπαν για εμάς», πρόσθεσε ο Holz.
