Muitas teorias da física prevêem mais dimensões além das quatro que conhecemos e amamos (três dimensões do espaço, um de vez). Ter essas dimensões extras seria útil para explicar alguns dos mistérios mais confusos do universo. Por exemplo, algumas teorias que explicam a matéria escura e a energia escura estão ancoradas na ideia de que existem muito mais dimensões "extras" ao lado daquelas que vivenciamos todos os dias; eles são simplesmente pequenos e muito difíceis de observar.

Ano passado, Contudo, o universo nos deu um sólido. Cento e trinta milhões de anos-luz de distância, duas estrelas de nêutrons colidiram e se fundiram, explodindo o cosmos com um tsunami de ondas gravitacionais que foram detectados pelo Observatório de Ondas Gravitacionais de Interferômetro a Laser (LIGO) nos EUA e no observatório de Virgem na Itália em 17 de agosto, 2017. Além disso, o evento explodiu com uma kilonova, criando uma explosão de raios gama muito brilhante, deixando elementos pesados ​​- como ouro - em seu rastro. Os detectores nos EUA e na Itália registraram as ondulações no espaço-tempo, enquanto o observatório espacial Swift da NASA (e outros) detectaram a radiação eletromagnética.

Astrofísicos conseguiram realmente animado com este evento. Pela primeira vez na história, eles observaram ondas eletromagnéticas e ondas gravitacionais do mesmo evento - eles podem comparar esses dois sinais para fazer novas descobertas sobre o nosso universo. Esta descoberta, que resultou no Prêmio Nobel de Física para cientistas do LIGO, deu início a uma nova era de "astronomia multi-mensageiro" (veja Detectores de ondas gravitacionais descobrem estrelas de nêutrons em colisão - e descobrem uma mina de ouro científica).

Agora, pesquisadores usaram este evento histórico para sondar as camadas além as quatro dimensões do espaço-tempo para revelar que nosso universo pode ser muito mais simples do que algumas teorias da física prevêem.

Voltemos aos mistérios da matéria escura e da energia escura que mencionamos. Acredita-se que a vasta maioria da matéria no universo seja incorporada por coisas que não podemos ver. Nós podemos, Contudo, sinta seus efeitos gravitacionais, portanto, sabemos que está lá - seja o que for "isso". A energia escura é ainda mais intrigante. Como matéria escura, a energia escura é "escura" porque não sabemos realmente o que é. Mas sabemos que está lá fora, e os cosmologistas acreditam que é responsável por conduzir a expansão acelerada do universo.

Muitas teorias foram propostas para matéria escura e energia escura, alguns dos quais requerem a existência de dimensões extras além das quatro que conhecemos. Interessantemente, ondas gravitacionais foram exploradas como um possível mecanismo que pode ser usado para sondar este reino extradimensional desconhecido.

Simplificando, à medida que as ondas gravitacionais se propagam na velocidade da luz através do espaço-tempo, os cientistas acham que parte da energia das ondas gravitacionais "vazará" para dimensões extras, se essas dimensões extras existem. Então, quando detectado por um observatório de ondas gravitacionais, as ondas teriam uma amplitude menor do que o previsto. Radiação eletromagnética normal (ou seja, luz de uma explosão de raios gama), não interage com essas dimensões extras e permanecerá inalterado. Medindo o sinal da onda gravitacional da colisão de estrelas de nêutrons do ano passado e comparando-o com o sinal eletromagnético, os dois deveriam, em princípio, exibem uma discrepância se essas dimensões extras existirem.

Ai, de acordo com esta pesquisa, não houve diferença, indicando que as ondas de luz e gravitacionais viajaram apenas através do espaço-tempo quadridimensional - assim como Einstein previu com sua teoria da relatividade geral, a mesma teoria que previu a existência de ondas gravitacionais há mais de um século.

Isso não significa necessariamente que dimensões extras não existam - pode apenas significar que nossas teorias sobre como a gravidade interage com essas dimensões precisam ser modificadas ou que simplesmente precisamos medir mais eventos de multi-mensageiro - mas depois de apenas três anos desde a descoberta deles, as ondas gravitacionais já estão cumprindo sua promessa de desafiar algumas das principais teorias cosmológicas.