Il super-scontro di due stelle di neutroni distanti 130 milioni di anni luce ha fornito ottimi indizi per indagare su quante dimensioni ha il nostro universo. Michael Stevenson/UIG/Getty Images Molte teorie fisiche prevedono più dimensioni oltre alle quattro che conosciamo e amiamo (tre dimensioni dello spazio, uno di tempo). Avere quelle dimensioni extra sarebbe utile per spiegare alcuni dei misteri più sconcertanti dell'universo. Per esempio, alcune teorie che spiegano la materia oscura e l'energia oscura sono ancorate all'idea che ci siano molte più dimensioni "extra" che esistono accanto a quelle che sperimentiamo ogni giorno; sono solo incredibilmente piccoli e molto difficili da osservare.
L'anno scorso, però, l'universo ci ha fatto un solido. A centotrenta milioni di anni luce di distanza, due stelle di neutroni si scontrarono e si fusero, facendo esplodere il cosmo con uno tsunami di onde gravitazionali che sono state rilevate dal Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) negli Stati Uniti e dall'osservatorio Virgo in Italia il 17 agosto, 2017. Inoltre, l'evento è scoppiato con una kilonova, creando un lampo gamma molto luminoso, lasciando elementi pesanti – come l'oro – nella sua scia. I rilevatori negli Stati Uniti e in Italia hanno registrato le increspature nello spazio-tempo mentre l'osservatorio spaziale Swift della NASA (e altri) ha rilevato la radiazione elettromagnetica.
Gli astrofisici hanno veramente entusiasta di questo evento. Per la prima volta nella storia, hanno osservato sia le onde elettromagnetiche che le onde gravitazionali dello stesso evento:possono confrontare questi due segnali per fare nuove scoperte sul nostro universo. Questa scoperta, che ha portato al Premio Nobel per la Fisica per gli scienziati di LIGO, ha inaugurato una nuova era di "astronomia multi-messaggero" (vedi Rilevatori di onde gravitazionali Scopri le stelle di neutroni in collisione e Scopri una miniera d'oro scientifica).
Ora, i ricercatori hanno usato questo evento storico per sondare gli strati al di là le quattro dimensioni dello spazio-tempo per rivelare che il nostro universo potrebbe essere molto più semplice di quanto prevedono alcune teorie fisiche.
Torniamo ai misteri della materia oscura e dell'energia oscura di cui abbiamo parlato. Si pensa che la stragrande maggioranza della materia nell'universo sia incarnata da cose che non possiamo vedere. Noi possiamo, però, sentire i suoi effetti gravitazionali, quindi sappiamo che è lì, qualunque cosa "esso" sia. L'energia oscura è ancora più sconcertante. Come materia oscura, l'energia oscura è "oscura" perché non sappiamo davvero cosa sia. Ma sappiamo che è là fuori, ei cosmologi ritengono che sia responsabile dell'accelerazione dell'espansione dell'universo.
Molte teorie sono state proposte sia per la materia oscura che per l'energia oscura, alcuni dei quali richiedono l'esistenza di dimensioni extra oltre le quattro che conosciamo. interessante, Le onde gravitazionali sono state sfruttate come un possibile meccanismo che può essere utilizzato per sondare questo regno extradimensionale sconosciuto.
In poche parole, poiché le onde gravitazionali si propagano alla velocità della luce attraverso lo spazio-tempo, gli scienziati pensano che parte dell'energia delle onde gravitazionali "perderà" in dimensioni extra, se queste dimensioni extra esistono. Così, quando rilevato da un osservatorio di onde gravitazionali, le onde avrebbero un'ampiezza minore del previsto. Radiazione elettromagnetica normale (cioè, luce di un lampo gamma), non interagisce con queste dimensioni extra e rimarrà invariato. Misurando il segnale dell'onda gravitazionale della collisione con una stella di neutroni dello scorso anno e confrontandolo con il segnale elettromagnetico, i due dovrebbero, in linea di principio, mostrano una discrepanza se queste dimensioni extra esistono.
ahimè, secondo questa ricerca, non c'era differenza, indicando che sia la luce che le onde gravitazionali hanno viaggiato solo attraverso lo spazio-tempo quadridimensionale, proprio come aveva predetto Einstein con la sua teoria della relatività generale, la stessa teoria che predisse l'esistenza delle onde gravitazionali oltre un secolo fa.
Ciò non significa necessariamente che non esistano dimensioni extra - potrebbe semplicemente significare che le nostre teorie su come la gravità interagisce con queste dimensioni devono essere modificate o che dobbiamo semplicemente misurare più eventi multi-messaggero - ma dopo soli tre anni da quando la loro scoperta, le onde gravitazionali stanno già mantenendo la promessa di sfidare alcune teorie cosmologiche chiave.
