Vào tháng 8 năm 2017, các nhà thiên văn học đã thực hiện một bước đột phá lớn khác khi Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế tia laser (LIGO) phát hiện ra sóng hấp dẫn được cho là do sự hợp nhất của hai ngôi sao neutron. Kể từ thời điểm đó, các nhà khoa học tại nhiều cơ sở trên thế giới đã tiến hành quan sát tiếp theo để xác định hậu quả của sự hợp nhất này, thậm chí để kiểm tra các lý thuyết vũ trụ học khác nhau.
Chẳng hạn, trong quá khứ, một số nhà khoa học cho rằng sự không nhất quán giữa Thuyết Einstein Thuyết tương đối rộng và bản chất của Vũ trụ trên quy mô lớn có thể được giải thích bằng sự hiện diện của các chiều không gian thêm. Tuy nhiên, theo một nghiên cứu mới của một nhóm các nhà vật lý thiên văn người Mỹ, năm ngoái sự kiện Kilonova đã loại bỏ hiệu quả giả thuyết này.
Nghiên cứu của họ đã được công bố gần đây trong Tạp chí Vật lý học vũ trụ và Vật lý học hạt nhân,có tiêu đề Giới hạn về số lượng kích thước không thời gian từ GW170817. Nghiên cứu được dẫn dắt bởi Kris Pardo, một sinh viên tốt nghiệp Khoa Khoa học Vật lý Thiên văn tại Đại học Princeton, và bao gồm các thành viên của Đại học Chicago, Đại học Stanford và Trung tâm Vật lý Vật lý Tính toán của Viện Flatiron.
Không giống như các sự kiện trước đó tạo ra sóng hấp dẫn, sự kiện kilonova - được gọi là GW170817 - liên quan đến sự hợp nhất của hai ngôi sao neutron (trái ngược với lỗ đen) và hậu quả có thể nhìn thấy đối với các nhà thiên văn học sử dụng kính viễn vọng thông thường. Hơn nữa, đó là sự kiện thiên văn đầu tiên được phát hiện trong cả sóng hấp dẫn và sóng điện từ - bao gồm ánh sáng khả kiến, tia gamma, tia X và sóng vô tuyến.
Như giáo sư Daniel Holz - giáo sư thiên văn học / vật lý thiên văn và vật lý tại Đại học Chicago, đồng thời là đồng tác giả của nghiên cứu - giải thích:
Đây là lần đầu tiên chúng tôi có thể phát hiện các nguồn đồng thời trong cả sóng hấp dẫn và sóng ánh sáng. Điều này cung cấp một cuộc thăm dò hoàn toàn mới và thú vị, và chúng tôi đã học được tất cả những điều thú vị về vũ trụ.
Như đã lưu ý, các nhà khoa học từ lâu đã tìm cách giải thích cho sự khác biệt giữa hiểu biết hiện đại của chúng ta về lực hấp dẫn (như được giải thích bởi Thuyết tương đối rộng) và những quan sát của chúng ta về Vũ trụ. Về cơ bản, các thiên hà và các cụm thiên hà gây ra ảnh hưởng hấp dẫn lớn hơn mức có thể được giải thích bằng lượng vật chất hữu hình mà chúng có (tức là các ngôi sao, bụi và khí).
Cho đến nay, các nhà khoa học đã đề xuất sự tồn tại của vật chất tối để giải thích khối lượng thiếu rõ ràng, và năng lượng tối để giải thích tại sao Vũ trụ luôn ở trạng thái giãn nở (và tăng tốc) liên tục. Nhưng một giả thuyết khác là ở khoảng cách xa, lực hấp dẫn đã rò rỉ vào các chiều bổ sung, khiến nó có vẻ yếu hơn trên quy mô lớn. Điều này sẽ giải thích sự chênh lệch rõ ràng giữa các quan sát thiên văn và Thuyết tương đối rộng.
Sự kiện kilonova - và sóng hấp dẫn và ánh sáng do nó tạo ra - đã cung cấp cho nhóm nghiên cứu một cách để kiểm tra lý thuyết này. Về cơ bản, nếu trọng lực bị rò rỉ vào các chiều khác sau khi sáp nhập, thì tín hiệu được đo bằng LIGO và các máy dò sóng hấp dẫn khác sẽ yếu hơn dự kiến. Tuy nhiên, nó đã không được.
Từ đó, nhóm nghiên cứu xác định rằng thậm chí trên các quy mô liên quan đến hàng trăm triệu năm ánh sáng, Vũ trụ bao gồm ba chiều không gian và một thời gian mà chúng ta quen thuộc. Và theo nhóm nghiên cứu, đây chỉ là thử nghiệm đầu tiên trong số nhiều thử nghiệm mà các nhà thiên văn học sẽ có khả năng thực hiện nhờ vào vụ nổ gần đây trong nghiên cứu sóng hấp dẫn.
Có rất nhiều giả thuyết cho đến tận bây giờ, chúng tôi đã có những cách cụ thể để kiểm tra. Điều này thay đổi cách nhiều người có thể thực hiện thiên văn học của họ, ông Fishbach nói. Với việc phát hiện sóng hấp dẫn trong tương lai, các nhà khoa học có thể tìm cách kiểm tra các bí ẩn vũ trụ khác. Chúng tôi mong muốn được nhìn thấy những gì sóng hấp dẫn gây ngạc nhiên cho vũ trụ có thể có trong kho đối với chúng tôi, ông Hol Holz nói thêm.
