في أغسطس من عام 2017 ، حقق الفلكيون انفراجًا كبيرًا آخر عندما اكتشف مرصد التداخل بالليزر لموجات الجاذبية (LIGO) موجات جاذبية يعتقد أنها ناتجة عن اندماج نجمين نيوترونيين. منذ ذلك الوقت ، أجرى العلماء في مرافق متعددة حول العالم ملاحظات متابعة لتحديد ما بعد هذا الاندماج ، حتى لاختبار مختلف النظريات الكونية.
على سبيل المثال ، اقترح بعض العلماء في الماضي أن التناقضات بين نظرية آينشتاين للنسبية العامة وطبيعة الكون على نطاق واسع يمكن تفسيرها من خلال وجود أبعاد إضافية. ومع ذلك ، وفقًا لدراسة جديدة أجراها فريق من علماء الفيزياء الفلكية الأمريكيين ، فإن حدث كيلونوفا العام الماضي يستبعد هذه الفرضية بشكل فعال.
تم نشر دراستهم مؤخرا في مجلة علم الكونيات والفيزياء الفلكية ،بعنوان "حدود عدد أبعاد الزمكان من GW170817". قاد الدراسة كريس باردو ، وهو طالب دراسات عليا بقسم علوم الفيزياء الفلكية بجامعة برينستون ، وشمل أعضاء من جامعة شيكاغو وجامعة ستانفورد ومركز فلاتيرون للفيزياء الفلكية الحاسوبية.
على عكس الأحداث السابقة التي أنتجت موجات الجاذبية ، تضمن حدث كيلونوفا - المعروف باسم GW170817 - اندماج نجمين نيوترونيين (على عكس الثقوب السوداء) وكانت النتيجة بعد ذلك مرئية لعلماء الفلك باستخدام التلسكوبات التقليدية. والأكثر من ذلك ، أنه كان أول حدث فلكي يتم اكتشافه في كل من موجات الجاذبية والكهرومغناطيسية - بما في ذلك الضوء المرئي وأشعة جاما والأشعة السينية وموجات الراديو.
كما شرح البروفيسور دانيال هولز - أستاذ علم الفلك / الفيزياء الفلكية والفيزياء بجامعة شيكاغو ، والمؤلف المشارك في الدراسة - ما يلي:
"هذه هي المرة الأولى التي تمكنا فيها من اكتشاف المصادر في نفس الوقت في كل من موجات الجاذبية والضوء. وهذا يوفر مسبارًا جديدًا ومثيرًا تمامًا ، وقد تعلمنا جميع أنواع الأشياء المثيرة للاهتمام حول الكون ".
كما لوحظ ، سعى العلماء منذ فترة طويلة للحصول على تفسيرات للتناقض بين فهمنا الحديث للجاذبية (كما هو موضح من قبل النسبية العامة) وملاحظاتنا للكون. بشكل أساسي ، تمارس المجرات وعناقيد المجرات تأثيرًا جاذبيًا أكبر مما يمكن تفسيره من خلال كمية المادة المرئية التي تمتلكها (أي النجوم والغبار والغاز).
حتى الآن ، اقترح العلماء وجود مادة مظلمة لشرح "الكتلة المفقودة" الواضحة ، وطاقة مظلمة لتفسير سبب كون الكون في حالة تمدد مستمرة (ومتسارعة). لكن هناك نظرية أخرى هي أنه عبر مسافات طويلة ، تتسرب الجاذبية إلى أبعاد إضافية ، مما يجعلها تظهر أضعف على المقاييس الكبيرة. وهذا من شأنه أن يفسر التفاوت الواضح بين الملاحظات الفلكية والنسبية العامة.
عرض حدث كيلونوفا - وموجات الجاذبية والضوء الذي أنتجته - فريق البحث طريقة لاختبار هذه النظرية. بشكل أساسي ، إذا تم تسريب الجاذبية إلى أبعاد أخرى بعد الاندماج ، فإن الإشارة المقاسة بواسطة LIGO وكاشفات أخرى لموجات الجاذبية ستكون أضعف مما كان متوقعًا. ومع ذلك ، لم يكن كذلك.
من هذا ، قرر الفريق أنه حتى عبر المقاييس التي تشمل مئات الملايين من السنوات الضوئية ، يتكون الكون من ثلاثة أبعاد للمسافة وواحد من الأوقات التي نعرفها. ووفقًا للفريق ، يعد هذا مجرد اختبار من بين العديد من الاختبارات التي سيتمكن الفلكيون من إجرائها بفضل الانفجار الأخير في أبحاث الموجات التثاقلية.
"هناك العديد من النظريات التي لم تكن لدينا حتى الآن طرق ملموسة للاختبار. قال فيشباخ "هذا يغير كيف يمكن للكثير من الناس القيام بعلم الفلك". مع اكتشافات موجات الجاذبية المستقبلية ، قد يجد العلماء طرقًا لاختبار الألغاز الكونية الأخرى. وأضاف هولز: "نتطلع إلى رؤية مفاجأة موجة الجاذبية التي قد يخزنها الكون لنا".
