В августе 2017 года астрономы совершили еще один крупный прорыв, когда лазерная интерферометр-гравитационно-волновая обсерватория (LIGO) обнаружила гравитационные волны, которые, как считается, были вызваны слиянием двух нейтронных звезд. С того времени ученые на многих объектах по всему миру проводили последующие наблюдения для определения последствий этого слияния, а также для проверки различных космологических теорий.
Например, в прошлом некоторые ученые предполагали, что несоответствия между теорией общей теории относительности Эйнштейна и природой Вселенной в больших масштабах можно объяснить наличием дополнительных измерений. Однако, согласно новому исследованию, проведенному группой американских астрофизиков, прошлогоднее событие Килонова фактически исключает эту гипотезу.
Их исследование было недавно опубликовано в Журнал Космологии и Физики Астрочастиц,под названием «Ограничения на количество пространственно-временных измерений от GW170817». Исследование было проведено Крисом Пардо, аспирантом факультета астрофизических наук Принстонского университета, и включало в себя сотрудников из Чикагского университета, Стэнфордского университета и Центра вычислительной астрофизики Института Флатирон.
В отличие от предыдущих событий, которые производили гравитационные волны, событие килонова, известное как GW170817, включало в себя слияние двух нейтронных звезд (в отличие от черных дыр), и последствия были видны астрономам с помощью обычных телескопов. Более того, это было первое астрономическое событие, которое было обнаружено как в гравитационных, так и в электромагнитных волнах, включая видимый свет, гамма-лучи, рентгеновские лучи и радиоволны.
Профессор Даниэль Хольц, профессор астрономии / астрофизики и физики в Чикагском университете и соавтор исследования, объяснил:
«Это первый раз, когда мы смогли обнаружить источники одновременно в гравитационных и световых волнах. Это обеспечивает совершенно новый и захватывающий зонд, и мы изучаем всевозможные интересные вещи о вселенной ».
Как уже отмечалось, ученые долго искали объяснения несоответствия между нашим современным пониманием гравитации (как объясняется Общей относительностью) и нашими наблюдениями за Вселенной. По существу, галактики и скопления галактик оказывают большее гравитационное влияние, чем можно объяснить количеством видимого вещества, которое они имеют (то есть звезды, пыль и газ).
До сих пор ученые предлагали существование темной материи, чтобы объяснить кажущуюся «недостающую массу», и темную энергию, чтобы объяснить, почему Вселенная находится в постоянном (и ускоряющемся) состоянии расширения. Но другая теория заключается в том, что на больших расстояниях гравитация «просачивается» в дополнительные измерения, в результате чего на больших масштабах она выглядит слабее. Это объясняет очевидное несоответствие между астрономическими наблюдениями и общей теорией относительности.
Событие kilonova - и гравитационные волны и свет, которые оно породило - предложили исследовательской группе способ проверить эту теорию. По сути, если бы гравитация просочилась в другие измерения после слияния, то сигнал, измеренный LIGO и другими детекторами гравитационных волн, был бы слабее, чем ожидалось. Однако этого не было.
Исходя из этого, команда определила, что даже в масштабах, охватывающих сотни миллионов световых лет, Вселенная состоит из трех измерений пространства и одного времени, с которым мы знакомы. И, по словам команды, это только первый из многих испытаний, которые астрономы смогут выполнить благодаря недавнему взрыву в исследованиях гравитационных волн.
«Существует так много теорий, что до сих пор у нас не было конкретных способов проверки. Это меняет то, как многие люди могут заниматься астрономией », - сказал Фишбах. С будущими обнаружениями гравитационных волн ученые могут найти способы проверить другие космологические загадки. «Мы с нетерпением ожидаем увидеть, что гравитационно-волновая неожиданность может преподнести нам Вселенная», - добавил Хольц.
