Fale grawitacyjne nie potwierdzają istnienia dodatkowych wymiarów przestrzennych

Gdy w ubiegłym roku wykryto fale grawitacyjne pochodzące ze zderzenia się gwiazd neutronowych, wstrząsnęło to Ziemią, jednak nie spowodowało to dodania ekstra wymiaru dla naszego zrozumienia Wszechświata. A przynajmniej nie dosłownie.

Astronomowie z University of Chicago nie znaleźli żadnych dowodów na dodatkowe wymiary przestrzenne Wszechświata w oparciu o dane fal grawitacyjnych. Ich badania są jednymi z wielu artykułów po ogłoszeniu w zeszłym roku, że LIGO wykryło zderzenie gwiazd neutronowych.

Pierwsze w historii wykryte w 2015 r. fale grawitacyjne pochodziły z połączenia się dwóch czarnych dziur. W ubiegłym roku naukowcy zaobserwowali zderzenie się dwóch gwiazd neutronowych. Główna różnica między nimi polega na tym, że astronomowie mogli przy użyciu klasycznych teleskopów zaobserwować następstwa zderzenia gwiazd neutronowych, które emitowały promieniowanie na falach grawitacyjnych i elektromagnetycznych.

Teoria względności Einsteina wyjaśnia bardzo dobrze działanie Układu Słonecznego, ale gdy naukowcy dowiedzieli się więcej o Wszechświecie, zaczęły pojawiać się wielkie luki w naszym jego rozumieniu. Dwie z nich to ciemna materia – jeden z podstawowych składników Wszechświata i ciemna energia – tajemnicza siła, która sprawia, że Wszechświat rozszerza się coraz szybciej z upływem czasu. 

Naukowcy zaproponowali wszystkie rodzaje teorii, aby wyjaśnić ciemną materię i ciemną energię, a wiele teorii alternatywnych dla ogólnej teorii względności zaczyna się od dodania kolejnego wymiaru. Jedna z teorii głosi, że na dużych odległościach grawitacja „przecieka” do dodatkowych wymiarów. To powoduje, że grawitacja wydaje się słabsza i może tłumaczyć niezgodności.

Jedno-dwa uderzenia fal grawitacyjnych i światła ze zderzenia się gwiazd neutronowych wykryte w zeszłym roku stanowiły dla astronomów okazję do przetestowania tej teorii. Fale grawitacyjne wyemitowane ze zderzenia zostały zarejestrowane przez LIGO 17 sierpnia 2017 r., po wykryciu promieniowania gamma, X, fal radiowych oraz światła widzialnego i podczerwonego. Jeżeli grawitacja po drodze przeciekała by do innych wymiarów, wtedy sygnał, który mierzyli w detektorach fal grawitacyjnych byłby słabszy, niż się spodziewano. Ale tak nie było.

Na razie wydaje się, że Wszechświat ma te same wymiary – trzy przestrzenne i jeden czasowy – nawet w skalach stu milionów lat świetlnych.

Jak mówią naukowcy, to dopiero początek. Istnieje tak wiele teorii, że do tej pory nie mieli konkretnych sposobów na ich sprawdzenie.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
Gravitational waves provide dose of reality about extra dimensions

Źródło: University of Chicago

Na zdjęciu: Wizja artystyczna fal grawitacyjnych pochodzących ze zderzenia się gwiazd neutronowych. Źródło: NASA’s Goddard Space Flight Center CI Lab