En agosto de 2017, los astrónomos hicieron otro gran avance cuando el Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser (LIGO) detectó ondas gravitacionales que se cree que fueron causadas por la fusión de dos estrellas de neutrones. Desde entonces, los científicos de múltiples instalaciones en todo el mundo han realizado observaciones de seguimiento para determinar las consecuencias de esta fusión, e incluso para probar varias teorías cosmológicas.
Por ejemplo, en el pasado, algunos científicos han sugerido que las inconsistencias entre la Teoría de la Relatividad General de Einstein y la naturaleza del Universo a gran escala podrían explicarse por la presencia de dimensiones adicionales. Sin embargo, según un nuevo estudio realizado por un equipo de astrofísicos estadounidenses, el evento kilonova del año pasado descarta efectivamente esta hipótesis.
Su estudio fue publicado recientemente en el Revista de Cosmología y Física de Astropartículas,titulado "Límites en el número de dimensiones espacio-temporales de GW170817". El estudio fue dirigido por Kris Pardo, un estudiante graduado del Departamento de Ciencias Astrofísicas de la Universidad de Princeton, e incluyó miembros de la Universidad de Chicago, la Universidad de Stanford y el Centro de Astrofísica Computacional del Instituto Flatiron.
A diferencia de los eventos anteriores que produjeron ondas gravitacionales, el evento kilonova, conocido como GW170817, involucró la fusión de dos estrellas de neutrones (a diferencia de los agujeros negros) y las consecuencias fueron visibles para los astrónomos usando telescopios convencionales. Además, fue el primer evento astronómico que se detectó tanto en ondas gravitacionales como electromagnéticas, incluidas la luz visible, los rayos gamma, los rayos X y las ondas de radio.
Como explicó el profesor Daniel Holz, profesor de astronomía / astrofísica y física en la Universidad de Chicago y coautor del estudio:
"Esta es la primera vez que hemos podido detectar fuentes simultáneamente en ondas gravitacionales y de luz. Esto proporciona una investigación completamente nueva y emocionante, y hemos estado aprendiendo todo tipo de cosas interesantes sobre el universo ".
Como se señaló, los científicos han buscado durante mucho tiempo explicaciones para la discrepancia entre nuestra comprensión moderna de la gravedad (como lo explica la Relatividad General) y nuestras observaciones del Universo. Esencialmente, las galaxias y los cúmulos de galaxias ejercen una mayor influencia gravitacional que la que puede explicarse por la cantidad de materia visible que tienen (es decir, estrellas, polvo y gas).
Hasta ahora, los científicos han sugerido la existencia de materia oscura para explicar la aparente "masa faltante", y la energía oscura para explicar por qué el Universo está en un estado de expansión constante (y acelerado). Pero otra teoría es que a largas distancias, la gravedad "se filtra" en dimensiones adicionales, haciendo que parezca más débil a grandes escalas. Esto explicaría la aparente disparidad entre las observaciones astronómicas y la relatividad general.
El evento kilonova, y las ondas gravitacionales y la luz que produjo, ofrecieron al equipo de investigación una forma de probar esta teoría. Básicamente, si la gravedad se filtró a otras dimensiones después de la fusión, entonces la señal medida por LIGO y otros detectores de ondas gravitacionales habría sido más débil de lo esperado. Sin embargo, no fue así.
A partir de esto, el equipo determinó que incluso en escalas que involucran cientos de millones de años luz, el Universo consta de tres dimensiones del espacio y una de tiempo con las que estamos familiarizados. Y según el equipo, esta es solo la primera de muchas pruebas que los astrónomos serán capaces de hacer gracias a la reciente explosión en la investigación de ondas gravitacionales.
"Hay tantas teorías que hasta ahora no teníamos formas concretas de evaluar. Esto cambia la forma en que mucha gente puede hacer su astronomía ”, dijo Fishbach. Con futuras detecciones de ondas gravitacionales, los científicos pueden encontrar formas de probar otros misterios cosmológicos. "Esperamos ver qué sorpresas de ondas gravitacionales nos puede deparar el universo", agregó Holz.
