¿Existe nuestro universo en más de tres dimensiones?

Es posible que no la encontremos a gran escala, pero nuestro universo podría estar compuesto de un abanico de pequeñas dimensiones, según concluye un estudio publicado en la revista The Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. El trabajo, publicado por investigadores de la Universidad de Princeton (EE.UU.), no descarta que existan dimensiones extra pequeñas. Los resultados también ayudan a los científicos a comprender mejor la naturaleza desconcertante de la energía oscura, el misterioso fenómeno detrás de la expansión acelerada del universo.

En octubre de 2017, los científicos utilizaron el Interferómetro láser Observatorio de ondas gravitacionales (LIGO) para detectar una onda gravitacional producida en la colisión de dos estrellas de neutrones. Apodado GW170817, el evento también pudo observarse con los telescopios tradicionales, lo que permitió a los científicos estudiar simultáneamente la ocurrencia a través de ondas gravitacionales y ondas de luz. Estas mediciones duales permiten a los científicos aprender todo tipo de cosas sobre nuestro universo, incluida la cantidad de dimensiones que podría tener. Los nuevos resultados también ofrecen evidencia adicional para la relatividad general de Albert Einstein.

“La relatividad general dice que la gravedad debería estar funcionando en tres dimensiones, y -los resultados- muestran que eso es lo que vemos”, comentó Kris Pardo, líder del trabajo.

Si bien la relatividad general ha demostrado hasta ahora ser acertada al describir nuestro universo, hay una cosa que no puede explicar del todo, y es por qué se está acelerando la expansión del universo. Los científicos apodaron la causa de esta aceleración como “energía oscura”, pero nadie sabe qué es realmente. Algunas teorías modifican la gravedad para explicar la expansión, sugiriendo que la gravedad funciona de manera diferente en escalas grandes. Muchas de estas ideas predicen que existen otras dimensiones, y éstas podrían ser investigadas por las famosas ondas gravitacionales.

Según muchas de estas teorías, si existieran dimensiones adicionales, las ondas gravitacionales se “filtrarían” a esas dimensiones, lo que provocaría que las ondas se debilitaran a medida que avancen por el universo.

Los investigadores midieron cómo de lejos viajaban las ondas gravitacionales y las ondas de luz de GW170817 para llegar a la Tierra, sin embargo, no encontraron ningún indicio del debilitamiento que se relacionara con las dimensiones adicionales.

Los nuevos resultados excluyen solo las grandes dimensiones. Como tales, no imponen restricciones a las más de 10 dimensiones que predice la teoría de cuerdas, una teoría de la física que sugiere que todo está formado por pequeñas cuerdas vibrantes. Sin embargo, los nuevos hallazgos muestran que en escalas de aproximadamente 1,6 kilómetros hasta al menos 80 millones de años luz, el universo es tridimensional. El descubrimiento descarta dimensiones aún más grandes, pero solo si tienen efectos visibles en la física en escalas menores de 80 millones de años luz.

Los investigadores también utilizaron los datos para calcular la vida útil del gravitón, una partícula teórica que, si existe, transmite la fuerza de la gravedad. Los científicos encontraron que su vida útil sería de al menos 450 millones de años. En otras palabras, el gravitón no se está descomponiendo en partículas más ligeras durante este tiempo.

El evento de colisión GW170817 “fue muy, muy local en términos cosmológicos, básicamente en nuestra puerta”, dijo Baker. Pero a los físicos realmente les gustaría ver más eventos a mayores distancias (lo que habría ocurrido más atrás en el tiempo), “porque revelarían si la gravedad o la energía oscura han cambiado con el tiempo”, agregó Baker.

Por ahora, el universo parece tener solo las dimensiones a las que estamos acostumbrados; pero no desesperemos, es posible que todavía existan dimensiones más pequeñas y compactas.