Em agosto de 2017, os astrônomos fizeram outra grande inovação quando o Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro a Laser (LIGO) detectou ondas gravitacionais que se acredita serem causadas pela fusão de duas estrelas de nêutrons. Desde aquela época, cientistas de várias instalações ao redor do mundo realizaram observações de acompanhamento para determinar as consequências dessa fusão, inclusive para testar várias teorias cosmológicas.
Por exemplo, no passado, alguns cientistas sugeriram que as inconsistências entre a Teoria da Relatividade Geral de Einstein e a natureza do Universo em larga escala poderiam ser explicadas pela presença de dimensões extras. No entanto, de acordo com um novo estudo realizado por uma equipe de astrofísicos americanos, o evento kilonova do ano passado efetivamente descarta essa hipótese.
O estudo foi publicado recentemente no Journal of Cosmology and Astroparticle Physics,intitulado "Limites no número de dimensões de espaço-tempo de GW170817". O estudo foi liderado por Kris Pardo, um estudante de graduação do Departamento de Ciências Astrofísicas da Universidade de Princeton, e incluiu membros da Universidade de Chicago, Stanford University e do Centro de Astrofísica Computacional do Instituto Flatiron.
Diferentemente dos eventos anteriores que produziram ondas gravitacionais, o evento kilonova - conhecido como GW170817 - envolveu a fusão de duas estrelas de nêutrons (em oposição aos buracos negros) e as consequências foram visíveis para os astrônomos usando telescópios convencionais. Além disso, foi o primeiro evento astronômico a ser detectado nas ondas gravitacionais e eletromagnéticas - incluindo luz visível, raios gama, raios X, raios X e ondas de rádio.
Daniel Holz - professor de astronomia / astrofísica e física da Universidade de Chicago e co-autor do estudo - explicou:
"Esta é a primeira vez que conseguimos detectar fontes simultaneamente nas ondas gravitacionais e de luz. Isso fornece uma sonda inteiramente nova e empolgante, e estamos aprendendo todo tipo de coisas interessantes sobre o universo ".
Como observado, os cientistas há muito procuram explicações para a discrepância entre nossa compreensão moderna da gravidade (como explicado pela Relatividade Geral) e nossas observações do Universo. Essencialmente, galáxias e aglomerados de galáxias exercem uma influência gravitacional maior do que a explicada pela quantidade de matéria visível que possuem (ou seja, estrelas, poeira e gás).
Até agora, os cientistas sugeriram a existência de matéria escura para explicar a aparente "massa perdida" e energia escura para explicar por que o Universo está em um estado de expansão constante (e acelerada). Mas outra teoria é que, em longas distâncias, a gravidade "vaza" em dimensões adicionais, fazendo com que pareça mais fraca em grandes escalas. Isso explicaria a aparente disparidade entre observações astronômicas e a Relatividade Geral.
O evento kilonova - e as ondas gravitacionais e a luz que produziu - ofereceram à equipe de pesquisa uma maneira de testar essa teoria. Basicamente, se a gravidade vazasse para outras dimensões após a fusão, o sinal medido pelo LIGO e outros detectores de ondas gravitacionais teria sido mais fraco do que o esperado. No entanto, não foi.
A partir disso, a equipe determinou que, mesmo em escalas envolvendo centenas de milhões de anos-luz, o Universo consiste em três dimensões do espaço e uma vez que estamos familiarizados. E, de acordo com a equipe, este é apenas o primeiro de muitos testes que os astrônomos serão capazes de fazer graças à recente explosão na pesquisa de ondas gravitacionais.
"Há tantas teorias que até agora não tínhamos maneiras concretas de testar. Isso muda a forma como muitas pessoas podem fazer sua astronomia ”, disse Fishbach. Com futuras detecções de ondas gravitacionais, os cientistas podem encontrar maneiras de testar outros mistérios cosmológicos. "Estamos ansiosos para ver que ondas gravitacionais surpreendem o universo nos reserva", acrescentou Holz.
