Det var mycket spänning när forskare bevittnade den våldsamma kollisionen mellan två ultratäta, massiva stjärnor mer än 100 m ljusår från jorden tidigare i år. Inte bara fångade de de resulterande gravitationsvågorna – krusningar i rymdtidens väv – de såg också en praktiskt taget omedelbar ljusblixt. Detta är spännande i sig och var det första direkta beviset för en sammanslagning av neutronstjärnor.

Men ur en kosmologs perspektiv, gravitationsvågornas fotofinish och ljusblixten har i ett slag demolerat år av forskning om ett helt orelaterade problem:varför accelererar universums expansion?

Det visar sig att rum och tid faktiskt är föränderliga, smidig, flexibel och vickande, snarare än konstant, fast eller orörlig. Detta har varit känt sedan Einstein publicerade sin allmänna relativitetsteori, som förklarar hur gravitationen förvränger rumtiden. De subtila effekterna som denna föränderlighet orsakar måste beaktas även i GPS:en som får din navigering och iPhone att fungera.

En förutsägelse av Einsteins teori var att det borde vara möjligt för rumtiden att ha vågor i sig, som havets yta. Dessa skulle vara synliga om man kunde, till exempel, krossa två svarta hål. Denna förutsägelse sågs dramatiskt i den första upptäckten av gravitationsvågor av LIGO-experimentet 2015. Upptäckten öppnade ett helt nytt sätt att undersöka kosmos, och belönades med Nobelpriset i fysik.

Den nya upptäckten av gravitationsvågor från sammanslagning av neutronstjärnor har också djupgående konsekvenser för vår förståelse av universum. Men för kosmologerna var det ljusblixten 1,7 sekunder efter gravitationsvågorna som var den mer spännande observationen.

Den kosmiska fartkameran

Tidsfördröjningen på 1,7 sekunder är viktig eftersom den betyder att gravitationsvågorna och ljusvågorna hade färdats med nästan exakt samma hastighet. I själva verket är dessa två av de mest matchade observerade hastigheterna någonsin:de två skilde sig bara med en del på 10 miljoner miljarder.

För att sätta detta i ett sammanhang, om fartkamerorna på vägen kunde mäta hastighetsskillnader så här fint, skulle du få en biljett för att åka 30.00000000000000001 mph i en 30 mph-zon.

Jämfört med de bästa mätningarna kosmologer hoppades på i framtiden är detta en faktor på en miljon miljarder gånger bättre. Med tanke på att de elektromagnetiska vågorna kan ha tagit lite tid att fly från turbulensen från en kollision med neutronstjärnor, för alla ändamål är hastighetsskillnaden noll.

Kosmologi är lite av en knipa. Vi har en fantastisk modell som kan förklara universums utveckling från en bråkdel av en sekund före big bang, fram till nu cirka 14 miljarder år senare. Problemet är att för att förklara alla observationer, en mystisk energi som kallas "mörk energi" måste läggas till modellerna. Mörk energi är ett stort problem, den står för cirka 70 % av all energi i universum, och vi har absolut ingen aning om vad det är.

Mörk energi är tycka om en antigravitationseffekt som trycker isär universum och får dess expansion att accelerera. Så för att förklara mörk energi, kosmologer har försökt ändra eller ersätta Einsteins teori för att se om en ny teori om rumtid äntligen kan förklara effekterna av mörk energi.

Ett sätt som kosmologer försökte göra detta var genom att ändra hastigheten med vilken gravitationsvågor och ljus färdades. Det fanns många olika teorier som hade denna komponent - var och en med ett säreget namn som kvarts- och kvintiska galileoner, vektor-tensor teorier, generaliserade proca-teorier, bigravitationsteorier och så vidare. Utan data kunde någon av teorierna ha varit korrekt, och det fanns många människor som hoppades att de kunde bli nästa Einstein eller Newton.

Vart är vi nu?

Men nu i en enda observation från en enda neutronstjärnesammanslagning har en stor mängd av dessa nu skickats till kosmologisk soptunna i en uppsjö av tidningar (här, här, här, här, här och här). Så ingen ny Einstein än.

I avsaknad av övertygande data, det är fortfarande möjligt att vi kan uppdatera Einstein så att vi kan redogöra för mörk energi. Men vickningarna från gravitationsvågdata har lämnat väldigt lite slingrande utrymme.

Alla teorier som har överlevt beskärningen är mycket enklare än de som var tillåtna tidigare; och den enklaste teorin, och föregångaren, är att mörk energi är energin i det tomma utrymmet, och råkar bara ha det värde vi observerar.

En annan förklaring som har överlevt är att det är ett Higgs-liknande fält. Det nu berömda Higgs-bosonet är en manifestation av ett "Higgs-fält" - det första "skalära fältet" som observerats i naturen. Detta är ett fält som har ett värde vid varje punkt i rumtiden, men ingen riktning. En analogi skulle vara en tryckkarta på en väderprognos (värden överallt men ingen riktning). En vindkarta, å andra sidan, är inte ett skalärt fält eftersom det har hastighet och övergripande riktning. Förutom Higgs, alla partiklar i naturen är associerade med "kvantfält" som inte är skalära. Men som Higgs, mörk energi kan vara ett undantag:ett allestädes närvarande skalärt fält som trycker isär universum i alla riktningar.

Tack och lov behöver vi inte vänta länge innan nya teleskop kommer att testa de återstående teorierna och en stor bit av det kosmologiska pusslet kommer att slutföras.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.