Pada bulan Ogos 2017, ahli astronomi membuat satu lagi kejayaan besar ketika Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) mengesan gelombang graviti yang dipercayai disebabkan oleh penggabungan dua bintang neutron. Sejak masa itu, para saintis di pelbagai kemudahan di seluruh dunia telah melakukan pemerhatian susulan untuk menentukan selepas penggabungan ini, bahkan untuk menguji pelbagai teori kosmologi.
Sebagai contoh, pada masa lalu, beberapa saintis telah menyatakan bahawa ketidakkonsistenan antara Teori Relativiti Umum Einstein dan sifat Alam Semesta terhadap skala besar dapat dijelaskan dengan adanya dimensi tambahan. Walau bagaimanapun, menurut kajian baru oleh pasukan ahli astrofizik Amerika, peristiwa kilonova tahun lalu secara berkesan menolak hipotesis ini.
Kajian mereka baru-baru ini diterbitkan di Jurnal Kosmologi dan Fizik Astropartikel,berjudul "Had bilangan dimensi ruang-masa dari GW170817". Kajian ini diketuai oleh Kris Pardo, seorang pelajar siswazah di Jabatan Sains Astrofizik di Universiti Princeton, dan termasuk anggota dari University of Chicago, Universiti Stanford, dan Pusat Astrofizik Komputasi Flatiron Institute.
Tidak seperti peristiwa sebelumnya yang menghasilkan gelombang graviti, peristiwa kilonova - yang dikenali sebagai GW170817 - melibatkan penggabungan dua bintang neutron (berbanding dengan lubang hitam) dan akibatnya dapat dilihat oleh para astronom menggunakan teleskop konvensional. Terlebih lagi, ini adalah peristiwa astronomi pertama yang dapat dikesan dalam gelombang graviti dan elektromagnetik - termasuk cahaya yang dapat dilihat, sinar gamma, sinar-X, dan gelombang radio.
Seperti yang dijelaskan oleh Prof Daniel Holz - seorang profesor astronomi / astrofizik dan fizik di University of Chicago, dan pengarang bersama kajian ini - menjelaskan:
"Ini adalah pertama kalinya kami dapat mengesan sumber secara serentak dalam gelombang gravitasi dan cahaya. Ini memberikan penyelidikan yang sama sekali baru dan menarik, dan kami telah mempelajari pelbagai perkara menarik mengenai alam semesta. "
Seperti yang dinyatakan, para saintis telah lama mencari penjelasan mengenai perbezaan antara pemahaman graviti moden kita (seperti yang dijelaskan oleh Relativiti Umum) dan pengamatan kita terhadap Alam Semesta. Pada dasarnya, galaksi dan kelompok galaksi memberikan pengaruh graviti yang lebih besar daripada yang dapat dijelaskan oleh jumlah bahan yang dapat dilihat (iaitu bintang, debu dan gas).
Sejauh ini, para saintis telah mencadangkan adanya bahan gelap untuk menjelaskan "jisim yang hilang" yang nyata, dan tenaga gelap untuk menjelaskan mengapa Alam Semesta berada dalam keadaan pengembangan (dan mempercepat) yang berterusan. Tetapi teori lain adalah bahawa jarak jauh, graviti "bocor" menjadi dimensi tambahan, menyebabkannya kelihatan lebih lemah daripada skala besar. Ini akan menjelaskan perbezaan jelas antara pemerhatian astronomi dan Relativiti Umum.
Acara kilonova - dan gelombang gravitasi dan cahaya yang dihasilkannya - memberi peluang kepada pasukan penyelidik untuk menguji teori ini. Pada dasarnya, jika gravitasi bocor ke dimensi lain setelah penggabungan, maka isyarat yang diukur oleh LIGO dan pengesan gelombang graviti lain akan lebih lemah daripada yang dijangkakan. Namun, tidak.
Dari ini, pasukan menentukan bahawa walaupun pada skala yang melibatkan ratusan juta tahun cahaya, Alam Semesta terdiri daripada tiga dimensi ruang dan satu masa yang kita kenal. Dan menurut pasukan, ini adalah ujian pertama yang dapat dibuat oleh ahli astronomi berkat ledakan baru-baru ini dalam penyelidikan gelombang graviti.
"Terdapat begitu banyak teori yang sehingga sekarang, kita tidak mempunyai kaedah konkrit untuk menguji. Ini mengubah bagaimana banyak orang dapat melakukan astronomi mereka, ”kata Fishbach. Dengan pengesanan gelombang graviti masa depan, saintis mungkin mencari cara untuk menguji misteri kosmologi yang lain. "Kami berharap dapat melihat kejutan gelombang graviti yang mungkin ada di alam semesta untuk kita," tambah Holz.
