V srpnu 2017 astronomové udělali další významný průlom, když laserové interferometrové gravitační vlnové observatoře (LIGO) detekovaly gravitační vlny, o nichž se věřilo, že byly způsobeny sloučením dvou neutronových hvězd. Od té doby vědci ve více zařízeních po celém světě prováděli následná pozorování, aby určili následky této fúze, dokonce i pro testování různých kosmologických teorií.
Například v minulosti někteří vědci navrhli, že nesrovnalosti mezi Einsteinovou teorií obecné relativity a povahou vesmíru ve velkém měřítku lze vysvětlit přítomností dalších dimenzí. Podle nové studie týmu amerických astrofyziků však loňská událost kilonova tuto hypotézu účinně vylučuje.
Jejich studie byla nedávno zveřejněna v Journal of Cosmology and Astroparticle Physics,s názvem „Mezní hodnoty počtu prostoročasných rozměrů z GW170817“. Studii vedl Kris Pardo, postgraduální student na Katedře astrofyzikálních věd na Princetonské univerzitě, který zahrnoval členy z Chicagské univerzity, Stanfordské univerzity a Centra pro výpočetní astrofyziku Flatironova institutu.
Na rozdíl od předchozích událostí, které vytvářely gravitační vlny, událost kilonova - známá jako GW170817 - zahrnovala sloučení dvou neutronových hvězd (na rozdíl od černých děr) a následky byly viditelné pro astronomy pomocí konvenčních dalekohledů. Navíc to byla první astronomická událost, která byla detekována v gravitačních i elektromagnetických vlnách - včetně viditelného světla, gama záření, rentgenového záření a rádiových vln.
Jak prof. Daniel Holz - profesor astronomie / astrofyziky a fyziky na University of Chicago a spoluautor studie - vysvětlil:
"Je to poprvé, kdy jsme dokázali detekovat zdroje současně v gravitačních i světelných vlnách." To poskytuje zcela novou a vzrušující sondu a my jsme se dozvěděli o vesmíru spoustu zajímavých věcí. “
Jak je uvedeno, vědci již dlouho hledali vysvětlení rozporu mezi naším moderním chápáním gravitace (jak je vysvětleno obecnou relativitou) a našimi pozorováními Vesmíru. Galaxie a klastry galaxií mají v podstatě větší gravitační vliv, než lze vysvětlit množstvím viditelné hmoty, kterou mají (tj. Hvězdy, prach a plyn).
Vědci zatím navrhli existenci temné hmoty, aby vysvětlili zjevnou „chybějící hmotu“ a temnou energii, aby vysvětlili, proč je vesmír v konstantním (a zrychlujícím) stavu expanze. Ale další teorie je, že na velké vzdálenosti gravitace „prosakuje“ do dalších dimenzí, což způsobuje, že se zdá být slabší ve velkých měřítcích. To by vysvětlilo zjevné rozdíly mezi astronomickými pozorováními a obecnou relativitou.
Událost kilonova - a gravitační vlny a světlo, které vyprodukovalo - nabídly výzkumnému týmu způsob, jak tuto teorii otestovat. V zásadě, pokud by gravitace po sloučení unikla do jiných dimenzí, signál měřený LIGO a dalšími detektory gravitačních vln by byl slabší, než se očekávalo. To však nebylo.
Na základě toho tým určil, že i v měřítcích zahrnujících stovky milionů světelných let se vesmír skládá ze tří rozměrů prostoru a jednoho času, které známe. A podle týmu je to jen první z mnoha testů, které budou astronomové schopni provést díky nedávné explozi ve výzkumu gravitačních vln.
"Existuje tolik teorií, že až dosud jsme neměli konkrétní způsoby, jak otestovat." To mění, jak mnoho lidí může udělat svou astronomii, “řekl Fishbach. Při budoucích detekcích gravitačních vln mohou vědci najít způsoby, jak vyzkoušet jiná kosmologická tajemství. "Těšíme se, až uvidíme, jaká překvapení pro nás může mít gravitační vlna," dodal Holz.
