Gravitationsbølger giver en dosis af virkelighed om ekstra dimensioner

Mens sidste års opdagelse af gravitationsbølger fra kolliderende neutronstjerner var jordrystende, det vil ikke tilføje ekstra dimensioner til vores forståelse af universet – ikke bogstavelige, i det mindste.

University of Chicago astronomer fandt ingen beviser for ekstra rumlige dimensioner til universet baseret på gravitationsbølgedata. Deres forskning, offentliggjort i Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, er en af ​​mange aviser i kølvandet på den ekstraordinære meddelelse sidste år om, at LIGO havde opdaget en neutronstjernekollision.

Den første nogensinde detektering af gravitationsbølger i 2015, som tre fysikere vandt Nobelprisen for sidste år, var resultatet af to sorte huller, der bragede sammen. Sidste år, videnskabsmænd observerede to neutronstjerner kollidere. Den største forskel mellem de to er, at astronomer kunne se følgerne af neutronstjernekollisionen med et konventionelt teleskop, producerer to aflæsninger, der kan sammenlignes:en i tyngdekraften, og en i elektromagnetiske (lys)bølger.

"Det er allerførste gang, vi har været i stand til at detektere kilder samtidigt i både gravitations- og lysbølger, " sagde prof. Daniel Holz. "Dette giver en helt ny og spændende sonde, og vi har lært alle mulige interessante ting om universet."

Einsteins generelle relativitetsteori forklarer solsystemet meget godt, men efterhånden som videnskabsmænd lærte mere om universet hinsides, store huller i vores forståelse begyndte at dukke op. To af disse er mørkt stof, en af ​​universets grundlæggende ingredienser; og mørk energi, den mystiske kraft, der får universet til at udvide sig hurtigere over tid.

Forskere har foreslået alle slags teorier for at forklare mørkt stof og mørk energi, og "mange alternative teorier til generel relativitetsteori starter med at tilføje en ekstra dimension, " sagde kandidatstuderende Maya Fishbach, en medforfatter på papiret. En teori er, at over lange afstande, tyngdekraften ville "lække" ind i de yderligere dimensioner. Dette ville få tyngdekraften til at virke svagere, og kunne forklare uoverensstemmelserne.

Et-to-slag af gravitationsbølger og lys fra neutronstjernekollisionen, der blev opdaget sidste år, tilbød Holz og Fishbach en måde at teste denne teori på. Gravitationsbølgerne fra kollisionen gav genlyd i LIGO om morgenen den 17. august, 2017, efterfulgt af detektion af gammastråler, røntgenstråler, radiobølger, og optisk og infrarødt lys. Hvis tyngdekraften sivede ind i andre dimensioner undervejs, så ville det signal, de målte i gravitationsbølgedetektorerne, have været svagere end forventet. Men det var det ikke.

Det ser ud til nu, at universet har de samme velkendte dimensioner - tre i rummet og en af ​​tiden - selv på skalaer på hundrede millioner lysår.

Men dette er kun begyndelsen, sagde videnskabsmænd. "Der er så mange teorier, at indtil nu, vi havde ikke konkrete måder at teste på, " sagde Fishbach. "Dette ændrer, hvordan mange mennesker kan udføre deres astronomi."

"Vi ser frem til at se, hvilke gravitationsbølgeoverraskelser universet kan have i vente for os, " sagde Holz.