Det är något lite fel med vår teori om universum. Nästan allt passar, men det finns en fluga i den kosmiska salvan, en partikel av sand i den oändliga smörgåsen. Vissa forskare tror att den skyldige kan vara gravitationen - och att subtila krusningar i rymdtidens struktur kan hjälpa oss att hitta den saknade biten.

En ny artikel som är medförfattad av en forskare vid University of Chicago beskriver hur detta kan fungera. Publicerad 21 dec Fysisk granskning D , metoden beror på att man hittar sådana krusningar som har böjts genom att resa genom supermassiva svarta hål eller stora galaxer på väg till jorden.

Problemet är att något gör att universum inte bara expanderar, men expanderar snabbare och snabbare med tiden – och ingen vet vad det är. (Sökningen efter den exakta hastigheten är en pågående debatt inom kosmologi).

Forskare har föreslagit alla typer av teorier för vad den saknade biten kan vara. "Många av dessa är beroende av att förändra hur gravitationen fungerar över stora skalor, " sa pappersmedförfattaren Jose María Ezquiaga, en NASA Einstein-postdoktor vid Kavli-institutet för kosmologisk fysik vid UChicago. "Så gravitationsvågor är den perfekta budbäraren för att se dessa möjliga modifieringar av gravitationen, om de finns."

Gravitationsvågor är krusningar i själva rumtidens struktur; sedan 2015, mänskligheten har kunnat plocka upp dessa krusningar med hjälp av LIGO-observatorierna. När två massivt tunga föremål kolliderar någon annanstans i universum, de skapar en krusning som färdas över rymden, bär signaturen av vad som än gjorde det - kanske två svarta hål eller två neutronstjärnor som kolliderar.

I tidningen, Ezquiaga och medförfattaren Miguel Zumalácarregui hävdar att om sådana vågor träffar ett supermassivt svart hål eller galaxhop på väg till jorden, krusningens signatur skulle förändras. Om det fanns en skillnad i gravitation jämfört med Einsteins teori, beviset skulle vara inbäddat i den signaturen.

Till exempel, en teori för den saknade delen av universum är förekomsten av en extra partikel. En sådan partikel skulle bland andra effekter, generera en sorts bakgrund eller "medium" runt stora föremål. Om en resande gravitationsvåg träffar ett supermassivt svart hål, det skulle generera vågor som skulle blandas ihop med själva gravitationsvågen. Beroende på vad den stötte på, gravitationsvågens signatur kan bära ett "eko, " eller dyka upp förvrängd.

"Det här är ett nytt sätt att undersöka scenarier som inte kunde testas tidigare, " sa Ezquiaga.

Deras papper anger förutsättningarna för hur man kan hitta sådana effekter i framtida data. Nästa LIGO-körning är planerad att börja 2022, med en uppgradering för att göra detektorerna ännu känsligare än de redan är.

"I vår senaste observationskörning med LIGO, vi såg en ny gravitationsvåg som läste var sjätte dag, vilket är fantastiskt. Men i hela universum, vi tror att de faktiskt händer en gång var femte minut, " sa Ezquiaga. "I nästa uppgradering, vi kunde se så många av dessa – hundratals evenemang per år."

Det ökade antalet, han sa, göra det mer sannolikt att en eller flera vågor kommer att ha färdats genom ett massivt föremål, och att forskare kommer att kunna analysera dem efter ledtrådar till de saknade komponenterna.

Zumalácarregui, den andra författaren på tidningen, är vetenskapsman vid Max Planck Institute for Gravitational Physics i Tyskland samt Berkeley Center for Cosmological Physics vid Lawrence Berkeley National Laboratory och University of California, Berkeley.