Гравитация в пяти измерениях: что говорят волны экспресс
Когда далёкая галактика посылает нам свет, он ослабевает с расстоянием — и по этому ослаблению можно узнать, как далеко она находится. Примерно так же работают гравитационные волны: чем дальше их источник, тем слабее дрожь пространства, которую ловят детекторы на Земле. Но если у нашего мира есть скрытые измерения, гравитация может «просачиваться» в них, и волны будут затухать быстрее обычного.
Авторы работы взяли каталог из 141 слияния компактных объектов — чёрных дыр и нейтронных звёзд — и сравнили измеренную громкость волн с расстояниями до галактик из каталога GLADE+. Такой метод называют «тёмной сиреной»: в отличие от оптических вспышек, он не требует видеть свет от столкновения. Если гравитация уходит в пятое измерение, волны слабеют сильнее, чем предсказывает общая теория относительности.
Учёные ввели два параметра: число измерений D и масштаб перехода $R_c$, на котором гравитация меняет поведение. Анализ показал D = 4,38 с довольно широким диапазоном неопределённости — от 3,37 до 6,29. Это значит, что данные пока не противоречат привычным четырём измерениям. Величина $R_c$ осталась почти не ограниченной: переходный масштаб может быть очень большим, и нынешние детекторы его просто не чувствуют.
Вывод осторожный: четырёхмерная общая теория относительности снова выстояла. Но метод «тёмной сирены» только начинает набирать силу. С каждым новым каталогом наблюдений чувствительность будет расти, и когда-нибудь мы, возможно, увидим тот самый излом в ослаблении волн — признак того, что пространство сложнее, чем кажется.
Если бы гравитация распространялась в пяти измерениях, сила притяжения убывала бы с расстоянием быстрее — как куб, а не квадрат. Планеты разлетелись бы, а звёзды не смогли бы собраться в галактики.