Många fysiksteorier förutsäger fler dimensioner än de fyra som vi känner och älskar (tre dimensioner av rymden, en gång). Att ha dessa extra dimensioner skulle vara praktiskt för att förklara några av universums mest förvirrande mysterier. Till exempel, vissa teorier som förklarar mörk materia och mörk energi är förankrade i tanken att det finns många fler "extra" dimensioner som finns vid sidan av de vi upplever varje dag; de är bara försvinnande små och mycket svåra att observera.

Förra året, dock, universum gjorde oss en solid. Hundra trettio miljoner ljusår bort, två neutronstjärnor kolliderade och slogs samman, sprängde kosmos med en tsunami av gravitationella vågor som detekterades av Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) i USA och Virgo-observatoriet i Italien den 17 augusti, 2017. Dessutom har händelsen utbröt med en kilonova, skapar en mycket ljus gammastrålning, lämnar tunga element - som guld - i dess spår. Detektorerna i USA och Italien registrerade krusningarna i rymdtid medan NASA:s rymdobservatorium Swift (och andra) detekterade den elektromagnetiska strålningen.

Astrofysiker fick verkligen upphetsad över detta evenemang. För första gången i historien, de observerade både elektromagnetiska vågor och gravitationella vågor från samma händelse - de kan jämföra dessa två signaler för att göra nya upptäckter om vårt universum. Denna upptäckt, vilket resulterade i Nobelpriset i fysik för forskare vid LIGO, inledde en ny tid för "multi-messenger astronomy" (se Gravitationsvågdetektorer Upptäck kolliderande neutronstjärnor-och avslöja en vetenskaplig guldgruva).

Nu, forskare har använt denna historiska händelse för att undersöka lagren bortom rymdtidens fyra dimensioner för att avslöja att vårt universum kan vara mycket enklare än vissa fysikteorier förutspår.

Låt oss återgå till mysterierna om mörk materia och mörk energi som vi nämnde. Den stora majoriteten av materia i universum anses förkroppsligas av saker som vi inte kan se. Vi kan, dock, känna dess gravitationseffekter, så vi vet att det är där - vad det än är. Mörk energi är ännu mer förbryllande. Som mörk materia, mörk energi är "mörk" eftersom vi inte riktigt vet vad det är. Men vi vet att det finns där ute, och kosmologer tror att det är ansvarigt för att driva den accelererade expansionen av universum.

Många teorier har föreslagits för både mörk materia och mörk energi, varav några kräver förekomsten av extra dimensioner utöver de fyra vi känner till. Intressant, gravitationella vågor har utnyttjats som en möjlig mekanism som kan användas för att undersöka denna okända extradimensionella sfär.

Enkelt uttryckt, som gravitationella vågor förökar sig med ljusets hastighet genom rymdtid, forskare tror att en del av gravitationsvågornas energi kommer att "läcka" till extra dimensioner, om dessa extra dimensioner finns. Så, när det upptäcks av ett gravitationsvågsobservatorium, vågorna skulle ha en mindre amplitud än förutspått. Normal elektromagnetisk strålning (dvs. ljus från en gammastrålning), interagerar inte med dessa extra dimensioner och förblir oförändrade. Genom att mäta gravitationsvågssignalen från förra årets neutronstjärnkollision och jämföra den med den elektromagnetiska signalen, de två borde, i princip, uppvisar en avvikelse om dessa extra dimensioner finns.

Ack, enligt denna forskning, det var ingen skillnad, vilket indikerar att både ljus- och gravitationella vågor bara reste genom fyrdimensionell rymdtid-precis som Einstein förutspådde med sin teori om allmän relativitet, samma teori som förutsade förekomsten av gravitationella vågor för över ett sekel sedan.

Detta betyder inte nödvändigtvis att extra dimensioner inte existerar-det kan bara betyda att våra teorier om hur gravitation interagerar med dessa dimensioner måste modifieras eller att vi helt enkelt behöver mäta fler multi-messenger-händelser-men efter bara tre år sedan deras upptäckt, gravitationella vågor lever redan upp till sitt löfte om att utmana några viktiga kosmologiska teorier.