2017年8月、レーザー干渉計重力波天文台（LIGO）が2つの中性子星の融合によって引き起こされたと考えられている重力波を検出したとき、天文学者は別の大きな進歩を遂げました。その時以来、世界中の複数の施設の科学者は、さまざまな宇宙論をテストするためにさえ、この合併の余波を決定するためにフォローアップ観察を行ってきました。
たとえば、以前、一部の科学者は、アインシュタインの一般相対性理論と大規模な宇宙の性質との間の不一致は、余分な次元の存在によって説明できると示唆しています。しかし、アメリカの天体物理学者のチームによる新しい研究によると、昨年のキロノバイベントはこの仮説を事実上除外しています。
彼らの研究は最近、 Journal of Cosmology and Astroparticle Physics、「GW170817からの時空間次元数の制限」というタイトルが付けられています。この研究は、プリンストン大学の天体物理学科の大学院生であるクリス・パルドが率い、シカゴ大学、スタンフォード大学、およびフラットアイアン研究所の計算天体物理学センターのメンバーを含みました。
重力波を発生させた以前のイベントとは異なり、GW170817として知られるキロノバイベントは、2つの中性子星の合体（ブラックホールではなく）を伴い、余波は従来の望遠鏡を使用して天文学者に見えました。さらに、可視光線、ガンマ線、X線、電波など、重力波と電磁波の両方で検出された最初の天文学的な出来事でした。
シカゴ大学の天文学/天体物理学および物理学の教授であり、研究の共著者であるダニエルホルツ教授は、次のように説明しています。
「重力波と光波の両方で同時に発生源を検出できるのは、これが初めてです。これはまったく新しいエキサイティングなプローブを提供し、私たちは宇宙についてあらゆる種類の興味深いことを学んでいます。」
述べたように、科学者たちは（一般相対性理論によって説明されるように）現代の重力の理解と宇宙の私たちの観察との間の不一致の説明を長い間求めてきました。本質的に、銀河と銀河団は、それらが持っている可視物質（つまり、星、塵、ガス）の量で説明できるよりも大きな重力の影響を及ぼします。
これまでのところ、科学者たちは、見かけの「ミッシングマス」を説明する暗黒物質と、宇宙が一定の（そして加速している）膨張状態にある理由を説明する暗黒エネルギーの存在を示唆しています。しかし、別の理論では、長距離では重力が追加の次元に「漏れ」、大規模では重力が弱く見えるようになります。これは、天文観測と一般相対性理論の間の明らかな相違を説明します。
キロノバイベントと、それが生み出した重力波と光は、研究チームにこの理論をテストする方法を提供しました。基本的に、合併後に重力が他の次元に漏れた場合、LIGOや他の重力波検出器で測定された信号は予想よりも弱かったでしょう。しかし、そうではありませんでした。
このことから、チームは、数億光年を含むスケールでさえ、宇宙は私たちがよく知っている3つの次元の空間と1つの時間で構成されていると判断しました。そしてチームによると、これは、重力波研究における最近の爆発のおかげで、天文学者が行うことができる多くのテストの最初のものにすぎません。
「非常に多くの理論があり、これまでは具体的なテスト方法がありませんでした。これにより、多くの人々が天文学を行う方法が変わります。将来の重力波検出により、科学者は他の宇宙論の謎をテストする方法を見つけるかもしれません。 「宇宙が私たちに待ち受けているかもしれない重力波の驚きを見るのを楽しみにしています」とホルツは付け加えました。
