Pada bulan Agustus 2017, para astronom membuat terobosan besar lainnya ketika Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) mendeteksi gelombang gravitasi yang diyakini disebabkan oleh penggabungan dua bintang neutron. Sejak saat itu, para ilmuwan di berbagai fasilitas di seluruh dunia telah melakukan pengamatan tindak lanjut untuk menentukan setelah merger ini, bahkan untuk menguji berbagai teori kosmologis.
Misalnya, di masa lalu, beberapa ilmuwan telah menyarankan bahwa ketidakkonsistenan antara Teori Relativitas Umum Einstein dan sifat Semesta atas skala besar dapat dijelaskan dengan adanya dimensi ekstra. Namun, menurut sebuah studi baru oleh tim astrofisikawan Amerika, peristiwa kilonova tahun lalu secara efektif mengesampingkan hipotesis ini.
Studi mereka baru-baru ini dipublikasikan di Jurnal Kosmologi dan Fisika Astropartikel,berjudul "Batas pada jumlah dimensi ruangwaktu dari GW170817". Penelitian ini dipimpin oleh Kris Pardo, seorang mahasiswa pascasarjana dengan Departemen Ilmu Astrofisika di Universitas Princeton, dan termasuk anggota dari Universitas Chicago, Universitas Stanford, dan Pusat Flatiron Institute for Computational Astrophysics Institute.
Tidak seperti peristiwa sebelumnya yang menghasilkan gelombang gravitasi, peristiwa kilonova - yang dikenal sebagai GW170817 - melibatkan penggabungan dua bintang neutron (berlawanan dengan lubang hitam) dan hasilnya terlihat oleh para astronom menggunakan teleskop konvensional. Terlebih lagi, itu adalah peristiwa astronomi pertama yang terdeteksi dalam gelombang gravitasi dan elektromagnetik - termasuk cahaya tampak, sinar gamma, sinar-X, dan gelombang radio.
Daniel Holz - Profesor astronomi / astrofisika dan fisika di University of Chicago, dan rekan penulis studi ini - menjelaskan:
“Ini adalah pertama kalinya kami dapat mendeteksi sumber secara bersamaan dalam gelombang gravitasi dan cahaya. Ini memberikan penyelidikan yang sama sekali baru dan menarik, dan kami telah mempelajari segala macam hal menarik tentang alam semesta. "
Sebagaimana dicatat, para ilmuwan telah lama mencari penjelasan untuk perbedaan antara pemahaman modern kita tentang gravitasi (seperti yang dijelaskan oleh Relativitas Umum) dan pengamatan kita terhadap Semesta. Pada dasarnya, galaksi dan kluster galaksi mengerahkan pengaruh gravitasi yang lebih besar daripada yang dapat dijelaskan dengan jumlah materi tampak yang mereka miliki (yaitu bintang, debu, dan gas).
Sejauh ini, para ilmuwan telah menyarankan keberadaan materi gelap untuk menjelaskan "massa yang hilang", dan energi gelap untuk menjelaskan mengapa Semesta berada dalam kondisi ekspansi konstan (dan mempercepat). Tetapi teori lain adalah bahwa dari jarak yang jauh, gravitasi "bocor" ke dimensi tambahan, menyebabkannya tampak lebih lemah pada skala besar. Ini akan menjelaskan perbedaan yang tampak antara pengamatan astronomi dan Relativitas Umum.
Peristiwa kilonova - dan gelombang gravitasi dan cahaya yang dihasilkannya - menawarkan tim peneliti cara untuk menguji teori ini. Pada dasarnya, jika gravitasi bocor ke dimensi lain setelah merger, maka sinyal yang diukur oleh LIGO dan detektor gelombang gravitasi lainnya akan lebih lemah dari yang diharapkan. Namun, ternyata tidak.
Dari ini, tim menentukan bahwa bahkan skala yang melibatkan ratusan juta tahun cahaya, Semesta terdiri dari tiga dimensi ruang dan satu waktu yang kita kenal. Dan menurut tim, ini hanyalah yang pertama dari banyak tes yang dapat dilakukan oleh para astronom berkat ledakan terbaru dalam penelitian gelombang gravitasi.
“Ada banyak teori yang sampai sekarang, kami tidak memiliki cara konkret untuk menguji. Ini mengubah bagaimana banyak orang dapat melakukan astronomi mereka, ”kata Fishbach. Dengan deteksi gelombang gravitasi di masa depan, para ilmuwan dapat menemukan cara untuk menguji misteri kosmologis lainnya. "Kami menantikan untuk melihat kejutan gelombang gravitasi apa yang mungkin dimiliki alam semesta bagi kita," tambah Holz.
