Universumi on näennäisesti loputon meri, joka on täynnä tähtiä, galakseja ja sumua. Siinä näemme malleja ja tähdistöjä, jotka ovat inspiroineet tarinoita historian aikana. Mutta on yksi kosminen malli, jota emme vieläkään ymmärrä. Kysymys, jota ei ole vielä vastattu: Mikä on maailmankaikkeuden muoto? Luulimme tietävämme, mutta uusi tutkimus ehdottaa toisin, ja se voisi viitata kosmologian kriisiin.
Monien varhaisten tähtitieteilijöiden mielestä maailmankaikkeus oli tähtipallo, joka sulki aurinkokunnan ja keskittyi kiinteään, liikkumattomaan maahan. Mutta vuosisatojen ajan tähtitieteilijät havaitsivat, että aurinko oli vain yksi miljardeista galaksista ja että lukemattomia galakseja oli hajallaan miljardeja valovuosiavaruuksia. Kysymys luomisen muodosta näytti asialle. Tähdet ja galaksit olivat olemassa tyhjässä tilassa. Mikä tila voisi olla, mutta tyhjä kangas: litteä, euklidinen ja rakenteellinen.
Sitten 1900-luvun alkupuolella Albert Einstein kehitti yleisen suhteellisuusteorian teorian. Siinä tila ei ollut tyhjä kangas. Se voisi taipua ja venyä, kiertyä ja muodonmuuttua massan aseman ja liikkeen perusteella maailmankaikkeudessa. Nämä tilalliset muodonmuutokset taipasivat valoa ja ainetta, aiheuttaen vaikutuksen, jota kutsumme painovoimaksi. Suhteellisuustehtävissä tila voi saada erilaisia muotoja. Silloin oli mahdollista, että maailmankaikkeudella voi olla yleinen kosminen muoto, aivan kuten maa on kokonaisuudessaan pyöreä.
Hyvin laajasti, yleinen suhteellisuusteoria mahdollistaisi maailmankaikkeuden olevan yksi kolmesta muodosta: tasainen, suljettu tai avoin.
Asunto on tapa, jolla ajattelemme avaruutta jokapäiväisessä elämässämme. Se on euklidinen tila, josta opimme koulussa. Tasainen tila ulottuu tasaisesti kaikkiin suuntiin, ja kaksi yhdensuuntaista valonsädettä pysyisivät ikuisesti yhdensuuntaisina.
Avoin tila voidaan kuvitella satulanmuotoiseksi. Se taipuu siten, että se poikkeaa, kun ojennat ulospäin. Kaksi valonsädettä, jotka olivat alun perin yhdensuuntaiset, leviäisivät vähitellen toisistaan kääntyen hiukan poispäin toisistaan, kun ne kulkevat kosmoksen läpi.
Suljettu tila on yleensä pallomainen. Se lähentyy laajentuessaan siten, että yhdensuuntaiset valonsäteet kohtaavat lopulta ja ylittävät toisiaan, kuten maan pituusviivat.
On syytä mainita, että minkään niistä ei tarvitse käsitellä sitä tosiseikkaa, että maailmankaikkeus kokonaisuutena kasvaa. Kosminen laajentuminen tarkoittaa, että avaruuspisteet leviävät toisistaan ajan myötä. Universumin muoto käsittelee avaruuden muotoa. Pallomainen pallo voi laajentua, kun se täyttyy, aivan kuten litteä kumilevy voidaan venyttää ja pysyä litteänä. Joten laajeneva maailmankaikkeus voi olla tasainen, avoin tai suljettu.
Koska massan läsnäolo vaikuttaa avaruuden kaarevuuteen, maailmankaikkeuden yleinen muoto riippuu aineen keskimääräisestä tiheydestä siinä. Yleisesti suhteellisuusteorialle tämä arvo annetaan tiheysparametrilla, joka on havaitun tiheyden suhde ”kriittiseen tiheyteen”, jota tarvitaan maailmankaikkeuden tasaiseksi. Jos tiheysparametri on 1, niin maailmankaikkeus on litteä. Jos se on yli 1, se on suljettu ja auki, jos tiheysparametri on pienempi. Kosmisen tiheyden mittaukset ovat johdonmukaisesti antaneet arvon 1. Tarkkailurajoihin asti maailmankaikkeus on litteä, kuten olemme jo pitkään epäilleet .
Mutta on myös toinen tapa mitata kosmoksen muotoa, ja se on tarkastella hyvin kaukana olevien esineiden näkyvää kokoa. Se kaikki palaa yhdensuuntaisten valonsäteiden käyttäytymiseen. Litteässä maailmankaikkeudessa yhdensuuntaiset viivat pysyvät yhdensuuntaisina, joten etäisen galaksin kahdelta puolelta tuleva valo saavuttaa meille suoran linjan. Heidän kulmat toisiinsa nähden pysyvät samoina, ja siten galaksi näyttää todellisena koonsa.
Jos maailmankaikkeus on auki, yhdensuuntaiset viivat eroavat etäisyydestä. Joten kaukaisesta galaksistamme tuleva valo tulee yhdensuuntaisemmaksi saavuttaessaan meihin. Tämä tarkoittaa, että galaksi näyttäisi pienemmältä kuin se on. Jos maailmankaikkeus on suljettu, tapahtuu päinvastainen valon taipuminen ja galaksi näyttäisi olevan suurempi kuin se on.
Uudessa lehdessä, joka julkaistiin luonto, joukkue ei katsonut galakseja, vaan pikemminkin heilahteluita kosmisessa mikroaaltouuni-taustassa (CMB). CMB on jäännösvalo isosta bangista, ja se on kaukana valo, jonka voimme nähdä maailmankaikkeudessa. Tämän vuoksi se on valo, johon maailmankaikkeuden muoto vaikuttaa eniten. - vaihteluväli CMB määräytyy tumman aineen ja tumman energian määrän mukaan maailmankaikkeudessa, jonka tiedämme, joten tiedämme, kuinka suurten heilahtelujen pitäisi ilmetä. Kun ryhmä analysoi CMB Plank-avaruusaluksen tietojen perusteella he havaitsivat, että vaihtelut olivat odotettua suuremmat. Tämä tarkoittaa, että 99%: n varmuudella maailmankaikkeus on suljettu, ei litteä.
Tämä uusi tutkimus on ristiriidassa lukuisten aikaisempien tutkimusten kanssa, jotka osoittavat maailmankaikkeuden olevan tasainen. Planckin tiedoissa voi olla systemaattisia virheitä, jotka tekevät maailmankaikkeudesta kaarevan, mutta jos tutkimus on tarkka, se osoittaa aukon ymmärryksessämme. Toistaiseksi maailmankaikkeuden muoto on epäselvä.
Lähde: Planck-todisteita suljetusta maailmankaikkeudesta ja mahdollisesta kosmologian kriisistä, kirjoittaneet Di Valentino, E., et ai.
