Гравитационные волны не подтвердили существование дополнительных измерений

Хотя в прошлом году открытие гравитационных волн от сталкивающихся нейтронных звезд было потрясающим, оно не добавляет дополнительных измерений к нашему пониманию Вселенной — по крайней мере, не сейчас.

Астрономы Чикагского университета не нашли доказательств дополнительных пространственных измерений Вселенной на основе данных гравитационных волн. Исследование опубликованные в журнале Cosmology and Astroparticle Physics.

Первое в истории обнаружение гравитационных волн в 2015 году, за которое три физика получили Нобелевскую премию в прошлом году, стало результатом столкновения двух черных дыр. В прошлом году ученые наблюдали столкновение двух нейтронных звезд. Основное различие между ними заключается в том, что астрономы могли видеть последствия столкновения нейтронных звезд обычным телескопом, производя два наблюдения, которые можно сравнить: одно в гравитации, а другое в электромагнитных (световых) волнах.

«Это был первый раз, когда мы смогли обнаружить источники одновременно как в гравитационных, так и в световых волнах», — сказал профессор Даниэль Хольц. «Все это дает нам совершенно новое и захватывающее исследование, и мы изучали всевозможные интересные вещи о Вселенной».

Теория общей теории относительности Эйнштейна очень хорошо объясняет Солнечную систему, но как только ученые узнали больше о Вселенной за ее пределами, начали появляться большие дыры в нашем понимании. Две из них — темная материя, один из основных компонентов Вселенной; и темная энергия, таинственная сила, которая заставляет Вселенную расширяться быстрее с течением времени.

Ученые предложили всевозможные теории для объяснения темной материи и темной энергии, и «многие альтернативные теории общей теории относительности начинаются с добавления дополнительного измерения», — сказала аспирантка Майя Фишбах, соавтор статьи. Одна из теорий заключается в том, что на больших расстояниях гравитация «просачивалась» в дополнительные измерения. Это приведет к ослаблению гравитации и может объяснить несоответствия.

Удар гравитационных волн и света от столкновения нейтронных звезд, обнаруженные в прошлом году, предложили один из способов проверить эту теорию. Гравитационные волны от столкновения отразились в LIGO утром 17 августа 2017 года, и сопровождались обнаружением гамма-лучей, рентгеновских лучей, радиоволн и волн оптического и инфракрасного света. Если бы гравитация просачивалась в другие измерения, то сигнал, который они измеряли в детекторах гравитационных волн, был бы слабее, чем ожидалось. Но это оказалось не так.

На данный момент выясняется, что Вселенная имеет все те же знакомые нам измерения — три в пространстве и одно во времени даже в масштабе ста миллионов световых лет.

Но это только начало, говорят ученые. «Существует так много теорий, но до сих пор у нас не было конкретных способов тестирования», — сказал Фишбах.  «Мы с нетерпением ожидаем, какие гравитационно-волновые сюрпризы Вселенная приберегла для нас».

Kris Pardo et al. Limits on the number of spacetime dimensions from GW170817, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (2018). DOI: 10.1088/1475-7516/2018/07/048