Una de las grandes preguntas de la física es por qué la expansión del universo se está acelerando. Una teoría es que la gravedad se está escapando de nuestro universo hacia otras dimensiones. Para probar esta idea, los investigadores analizaron los datos de las ondas gravitacionales recientemente descubiertas. Si nuestro universo estaba filtrando la gravedad a través de estas otras dimensiones, razonaron los investigadores, las ondas gravitacionales serían más débiles de lo esperado después de viajar a través del universo.

Los científicos no han encontrado evidencia de dimensiones adicionales, una falta que sugiere que las reales deben ser minúsculas. Pero su existencia podría ayudar a explicar misterios como la energía oscura y la materia oscura, y señalar el camino hacia una nueva física más allá del modelo estándar de la física de partículas.

Incluso pequeñas dimensiones adicionales podrían tener una influencia en el universo, sospechan los físicos. Por ejemplo, la gravedad podría filtrarse en estas dimensiones adicionales, tal vez explicando por qué esa fuerza parece mucho más débil que las otras fuerzas fundamentales.

Una nueva investigación realizada por astrónomos de la University of Chicago, sin embargo, no encontró evidencia de dimensiones espaciales adicionales para el universo basadas en los datos de ondas gravitacionales. Su investigación es uno de los muchos artículos después del extraordinario anuncio el año pasado de que LIGO había detectado una colisión de estrellas de neutrones.

La primera detección de ondas gravitacionales en 2015, para la cual tres físicos ganaron el Premio Nobel el año pasado, fue el resultado de dos agujeros negros que se estrellaron. El año pasado, los científicos observaron dos estrellas de neutrones colisionando. La principal diferencia entre los dos es que los astrónomos pueden ver las consecuencias de la colisión de la estrella de neutrones con un telescopio convencional, produciendo dos lecturas que se pueden comparar: una en gravedad y otra en ondas electromagnéticas (luz).

Daniel Holz de la University of Chicago, dijo en un comunicado:

Esta es la primera vez que hemos podido detectar fuentes simultáneamente en ondas gravitacionales y de luz. Esto proporciona una prueba completamente nueva y emocionante, y hemos estado aprendiendo todo tipo de cosas interesantes sobre el universo”.

La teoría de la relatividad general de Einstein explica muy bien el sistema solar, pero a medida que los científicos aprendieron más sobre el universo más allá, comenzaron a surgir grandes agujeros en nuestra comprensión. Dos de estos son materia oscura, uno de los ingredientes básicos del universo; y la energía oscura, la fuerza misteriosa que hace que el universo se expanda más rápido con el tiempo.

Los científicos han propuesto todo tipo de teorías para explicar la materia oscura y la energía oscura, y «muchas teorías alternativas a la relatividad general comienzan con la adición de una dimensión adicional», dijo la estudiante graduada Maya Fishbach, coautora del artículo. Una teoría es que a lo largo de largas distancias, la gravedad se «filtraría» en las dimensiones adicionales. Esto haría que la gravedad pareciera más débil y podría explicar las inconsistencias.

El doble golpe de las ondas gravitacionales y la luz de la colisión de la estrella de neutrones detectada el año pasado ofreció a Holz y Fishbach una forma de probar esta teoría. Las ondas gravitacionales de la colisión reverberaron en LIGO la mañana del 17 de agosto de 2017, seguidas de detecciones de rayos gamma, rayos X, ondas de radio y luz óptica e infrarroja. Si la gravedad se estuviera filtrando a otras dimensiones en el camino, entonces la señal que midieron en los detectores de ondas gravitacionales habría sido más débil de lo esperado. Pero no fue así.

Por ahora parece que el universo tiene las mismas dimensiones familiares, tres en el espacio y una en el tiempo, incluso en escalas de cien millones de años luz.

Pero esto es solo el comienzo, dijeron los científicos. «Hay tantas teorías que hasta ahora no teníamos formas concretas de probar», dijo Fishbach. «Esto cambia la forma en que muchas personas pueden hacer su astronomía».

«Esperamos ver qué sorpresas de ondas gravitacionales nos puede deparar el universo», dijo Holz.