Elokuussa 2017 tähtitieteilijät tekivät toisen merkittävän läpimurron, kun Laserinterferometrin gravitaatioaalto-observatorio (LIGO) havaitsi gravitaatioaallot, joiden uskottiin johtuvan kahden neutronitähden sulautumisesta. Siitä lähtien tutkijat useissa tiloissa ympäri maailmaa ovat suorittaneet seurantahavaintoja selvittääkseen sulautuman jälkimahdollisuudet jopa testatakseen erilaisia kosmologisia teorioita.
Esimerkiksi aikaisemmin jotkut tutkijat ovat ehdottaneet, että Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian ja maailmankaikkeuden luonteen väliset epäjohdonmukaisuudet voidaan selittää ylimääräisten ulottuvuuksien läsnäololla. Amerikkalaisten astrofysiikkojen ryhmän uuden tutkimuksen mukaan viime vuoden kilonovatapahtuma kuitenkin sulkee tämän hypoteesin tehokkaasti pois.
Heidän tutkimuksensa julkaistiin äskettäin lehdessä Journal of Cosmology and Astroparticle Physics,nimeltään “Avaruusaikamittojen määrän rajoitukset GW170817: stä”. Tutkimusta johti Princetonin yliopiston astrofysiikan laitoksen jatko-opiskelija Kris Pardo. Tutkimukseen osallistui Chicagon yliopiston, Stanfordin yliopiston ja Flatiron-instituutin laskennallisen astrofysiikan keskuksen jäseniä.
Toisin kuin aiemmissa gravitaatioaaltoja tuottavissa tapahtumissa, kilonova-tapahtuma - joka tunnetaan nimellä GW170817 - sisälsi kahden neutronitähden sulautumisen (toisin kuin mustat aukot) ja jälkimateriaalit olivat nähtävissä tähtitieteilijöille tavanomaisilla teleskoopeilla. Lisäksi se oli ensimmäinen tähtitieteellinen tapahtuma, joka havaittiin sekä gravitaatio- että sähkömagneettisissa aalloissa - mukaan lukien näkyvä valo, gammasäteet, röntgensäteet ja radioaallot.
Kuten professori Daniel Holz - Chicagon yliopiston tähtitieteen / astrofysiikan ja fysiikan professori ja tutkimuksen yhteiskirjailija - selitti:
”Tämä on ensimmäinen kerta, kun olemme pystyneet havaitsemaan lähteet samanaikaisesti sekä painovoima- että valoaallolla. Tämä tarjoaa aivan uuden ja jännittävän koettimen, ja olemme oppineet kaikenlaisia mielenkiintoisia asioita maailmankaikkeudesta. "
Kuten todettiin, tutkijat ovat pitkään etsineet selityksiä ristiriitaisuudelle nykyisestä painovoiman ymmärryksestämme (kuten yleinen suhteellisuustekijä selittää) ja havaintoihimme maailmankaikkeudesta. Pohjimmiltaan galaksit ja galaksiklusterit vaikuttavat suurempiin gravitaatiovaikutuksiin kuin mitä voidaan selittää niiden näkyvän aineen määrällä (ts. Tähdet, pöly ja kaasu).
Toistaiseksi tutkijat ovat ehdottaneet tumman aineen olemassaoloa selittämään näennäistä ”puuttuvaa massaa” ja tummaa energiaa selittämään miksi maailmankaikkeus on jatkuvassa (ja kiihtyvässä) laajentumisen tilassa. Mutta toinen teoria on, että pitkillä etäisyyksillä painovoima “vuotaa” ylimääräisiin mittoihin, aiheuttaen sen näyttävän heikommalta suuressa mittakaavassa. Tämä selittäisi tähtitieteellisten havaintojen ja yleisen suhteellisuuden suhteen ilmeisen eron.
Kilonova-tapahtuma - ja sen tuottamat gravitaatioaallot ja valo - tarjosivat tutkimusryhmälle tavan testata tätä teoriaa. Periaatteessa jos painovoima olisi vuotanut muihin ulottuvuuksiin sulautumisen jälkeen, LIGO: n ja muiden gravitaatioaaltoilmaisimien mittaama signaali olisi ollut odotettua heikompi. Se ei kuitenkaan ollut.
Tästä lähtien joukkue päätti, että jopa satojen miljoonien valovuosien mittakaavoissa maailmankaikkeus koostuu kolmesta avaruuden ulottuvuudesta ja ajasta, joka olemme tuttuja. Ja ryhmän mukaan tämä on vain ensimmäinen monista testeistä, jotka tähtitieteilijät pystyvät tekemään äskettäisen räjähdyksen ansiosta gravitaatioaaltotutkimuksessa.
”Teorioita on niin paljon, että toistaiseksi meillä ei ollut konkreettisia tapoja testata. Tämä muuttaa sitä, kuinka monet ihmiset voivat tehdä tähtitieteensä ”, Fishbach sanoi. Tulevien gravitaatioaaltodetektioiden avulla tutkijat voivat löytää tapoja testata muita kosmologisia mysteerejä. "Odotamme innolla mitä gravitaatioaalto yllättää maailmankaikkeuden meille varastossa", Holz lisäsi.
