Het concept van extra dimensies, dat er heel andere werkelijkheidsregio's zijn die we niet kunnen waarnemen, heeft natuurkundigen jarenlang geprikkeld. En hoe test je op vier dimensies van ruimte als je alleen een driedimensionale liniaal hebt? Een idee is om zwaartekracht te gebruiken, een kracht die mogelijk een extra dimensie bereikt en wetenschappers het bewijs geeft waarnaar ze op zoek zijn. Om dit experiment uit te voeren, denken een paar natuurkundigen dat de beste strategie is om helemaal opnieuw te beginnen en een heel nieuw zonnestelsel te bouwen ... in miniatuur.
Met krachtige nieuwe apparatuur en gevoelige instrumenten duiken astronomen sneller mysteries op dan ze kunnen oplossen. We hebben grip op de 4% van het heelal die normale materie is, terwijl de andere 96% bestaat uit donkere materie en donkere energie. Een mogelijke verklaring voor donkere energie is dat het helemaal geen mysterie is, het is gewoon een normale, bekende zwaartekracht die zich vreemd gedraagt over grote afstanden. Het neemt gewoon een extra dimensie van ruimte in; een die we niet kunnen zien met onze bestaande instrumenten.
Een vreemd toeval voor deze theorie van "zwaartekracht op grote schaal" wordt gesuggereerd door het Pioneer-ruimtevaartuig. Astronomen merkten in de jaren tachtig op dat Pioneer 10 en 11 niet precies waren waar ze zouden moeten zijn. Een of andere kracht vertraagt ze, meer dan kan worden verklaard door de zwaartekracht van de zon. Helaas worden de Pioneers beïnvloed door de zwaartekracht van veel verschillende objecten, tegengehouden door de zonnewind, gestraald door kosmische straling, en komen ze interstellaire deeltjes tegen.
Wetenschappers hebben een beter instrument nodig om hun theorieën te testen; een manier om de zwaartekracht te testen zonder tussenkomst van buitenaf. In een nieuw artikel genaamd APSIS - een kunstmatig planetair systeem in de ruimte om extra-dimensionale zwaartekracht en MOND te onderzoeken, stellen natuurkundigen Varun Sahnia en Yuri Shtanov een ongebruikelijk ruimtevaartuig voor - een miniatuur zonnestelsel.
Ze geloven dat een ruimtevaartuig met een miniatuur zonnestelsel naar het L2 Lagrange-punt van het aarde-zonnestelsel kan worden gelanceerd. Dit is een plek langs de baan van de aarde waar de zwaartekracht van de aarde en de zon opheffen. Ruimtevaartuigen daar gestationeerd zijn erg stabiel (WMAP's zijn er al). Dit kunstmatige zonnestelsel zou worden ingesloten in het grotere ruimtevaartuig dat het zou beschermen tegen kosmische straling, stof, zonnewind en al het andere dat in wisselwerking zou kunnen staan met de 'planeten'. Zelfs de brandstoftank van het ruimtevaartuig, die in de loop van de tijd in massa zal afnemen, moet zo ver mogelijk van de mini-planeten worden geplaatst, zodat ze na verloop van tijd geen veranderende zwaartekracht ervaren.
Eenmaal op het L2 Lagrange-punt zou het ruimtevaartuig de miniplaneten in elliptische banen binnen zijn beschermende schaal vrijgeven. Zelfs als de banen niet perfect zijn, zou het ruimtevaartuig lasers hebben die het zou kunnen gebruiken om met lichte druk kleine veranderingen aan te brengen. De posities van de miniplaneten in een baan om de aarde konden in de loop van meerdere jaren met enorme precisie worden gevolgd. Eventuele zwaartekrachtsafwijkingen zouden in de loop van de tijd toenemen, waardoor kosmologen bergen gegevens zouden krijgen om te testen op de impact van een extra dimensie.
Naast zijn hoofdfunctie kan het kunstmatige zonnestelsel kosmologen helpen andere theorieën over zwaartekracht, extra dimensies, donkere energie en donkere materie te testen.
Hoeveel dimensies zijn er? De snaartheorie voorspelt dat er 10 dimensies of zelfs meer kunnen zijn.
