Er is iets mis met onze theorie van het universum. Bijna alles past, maar er is een vlieg in de kosmische zalf, een deeltje zand in de oneindige sandwich. Sommige wetenschappers denken dat de zwaartekracht de boosdoener is - en dat subtiele rimpelingen in het weefsel van de ruimte-tijd ons zouden kunnen helpen het ontbrekende stuk te vinden.

Een nieuw artikel, mede geschreven door een wetenschapper van de Universiteit van Chicago, legt uit hoe dit zou kunnen werken. Gepubliceerd op 21 december in Fysieke beoordeling D , de methode hangt af van het vinden van dergelijke rimpelingen die zijn gebogen door door superzware zwarte gaten of grote sterrenstelsels op weg naar de aarde te reizen.

Het probleem is dat iets het heelal niet alleen doet uitdijen, maar breidt zich in de loop van de tijd steeds sneller uit - en niemand weet wat het is. (Het zoeken naar de exacte snelheid is een voortdurend debat in de kosmologie).

Wetenschappers hebben allerlei theorieën voorgesteld voor wat het ontbrekende stuk zou kunnen zijn. "Veel hiervan zijn afhankelijk van het veranderen van de manier waarop zwaartekracht werkt op grote schalen, " zei co-auteur van het papier Jose María Ezquiaga, een NASA Einstein postdoctoraal fellow in het Kavli Institute for Cosmological Physics aan de UChicago. "Dus zwaartekrachtsgolven zijn de perfecte boodschapper om deze mogelijke wijzigingen van de zwaartekracht te zien, als ze bestaan."

Zwaartekrachtgolven zijn rimpelingen in het weefsel van de ruimte-tijd zelf; sinds 2015, de mensheid heeft deze rimpelingen kunnen opvangen met behulp van de LIGO-observatoria. Telkens wanneer twee enorm zware objecten ergens anders in het universum botsen, ze creëren een rimpeling die door de ruimte reist, met de handtekening van wat het ook maakte - misschien twee zwarte gaten of twee botsende neutronensterren.

In de krant, Ezquiaga en co-auteur Miguel Zumalácarregui beweren dat als zulke golven een superzwaar zwart gat of cluster van sterrenstelsels raken op weg naar de aarde, de handtekening van de rimpel zou veranderen. Als er een verschil in zwaartekracht zou zijn in vergelijking met de theorie van Einstein, het bewijs zou worden ingebed in die handtekening.

Bijvoorbeeld, een theorie voor het ontbrekende stukje van het universum is het bestaan ​​van een extra deeltje. Zo'n deeltje zou onder andere effecten, genereer een soort achtergrond of "medium" rond grote objecten. Als een reizende zwaartekrachtgolf een superzwaar zwart gat raakt, het zou golven genereren die vermengd zouden raken met de zwaartekrachtsgolf zelf. Afhankelijk van wat het tegenkwam, de zwaartekrachtsgolfsignatuur kan een "echo, " of vervormd verschijnen.

"Dit is een nieuwe manier om scenario's te onderzoeken die voorheen niet konden worden getest, ' zei Ezquiaga.

Hun paper beschrijft de voorwaarden voor het vinden van dergelijke effecten in toekomstige gegevens. De volgende LIGO-run staat gepland voor 2022, met een upgrade om de detectoren nog gevoeliger te maken dan ze al zijn.

"In onze laatste waarnemingsrun met LIGO, we zagen elke zes dagen een nieuwe zwaartekrachtsgolf, wat geweldig is. Maar in het hele universum, we denken dat ze eigenlijk eens in de vijf minuten gebeuren, "Zei Ezquiaga. "Bij de volgende upgrade, we konden er zoveel zien - honderden evenementen per jaar."

De toegenomen aantallen, hij zei, het waarschijnlijker maken dat een of meer golven door een massief object zijn gereisd, en dat wetenschappers ze kunnen analyseren op aanwijzingen voor de ontbrekende componenten.

Zumalácarregui, de andere auteur op het papier, is een wetenschapper aan het Max Planck Institute for Gravitational Physics in Duitsland en het Berkeley Center for Cosmological Physics aan het Lawrence Berkeley National Laboratory en de University of California, Berkeley.