Universum on näiliselt lõputu meri, mis on täis tähti, galaktikaid ja udusid. Selles näeme mustreid ja tähtkujusid, mis on läbi ajaloo inspireerinud lugusid. Kuid on üks kosmiline muster, millest me endiselt aru ei saa. Küsimus, mis jääb vastuseta: milline on universumi kuju? Arvasime, et teame, kuid uued uuringud viitavad teisiti ja see võib osutada kosmoloogia kriisile.
Paljud varased astronoomid leidsid, et universum oli tähtede sfäär, ümbritsedes Päikesesüsteemi ja keskendudes kindlale, liikumatule Maale. Kuid sajandite jooksul leidsid astronoomid, et meie Päike oli galaktikas vaid üks miljarditest ja miljardites valgusaastates kosmoses oli hajutatud lugematu arv galaktikaid. Küsimus loomingu kuju kohta tundus olevat pöördeline punkt. Tähed ja galaktikad eksisteerisid tühjas ruumis. Mis ruumi võiks olla, vaid tühi lõuend: tasane, euklidiline ja struktuurita.
Siis arendas 1900. aastate alguses Albert Einstein oma üldrelatiivsusteooria. Selles ei olnud ruum tühi lõuend. See võib massi asukoha ja liikumise põhjal universumis painduda ja venitada, väänata ja deformeeruda. Need ruumilised deformatsioonid suunavad valguse ja mateeria ümber, põhjustades efekti, mida me nimetame gravitatsiooniks. Relatiivsusteooriaga võib ruum omandada erinevaid kujundeid. Siis oli võimalik, et universumil on üldine kosmiline kuju, nagu Maa tervikuna on ümmargune.
Üldiselt võimaldaks üldrelatiivsus universumil olla üks kolmest kujust: tasane, suletud või avatud.
Korter on viis, kuidas me mõtleme kosmosest oma igapäevaelus. See on Eukleidese ruum, millest õpime koolis. Tasane ruum ulatub kõigis suundades ühtlaselt ja kaks paralleelset valguskiirt jääksid igavesti paralleelseks.
Avatud ruumi saab ette kujutada sadulakujulisena. See paindub nii, et väljapoole sirutades see kaldub. Kaks algselt paralleelset valguskiirt lähevad järk-järgult laiali, pöördudes kosmosest pisut teineteisest eemale.
Suletud ruum on üldiselt sfääriline. See ühtlustub laienedes nii, et paralleelsed valguskiired kohtuvad ja ristuvad lõpuks üksteisega, nagu piki piki joont Maal.
Peab mainima, et ükski neist ei pea tegelema tõsiasjaga, et universum tervikuna laieneb. Kosmiline laienemine tähendab, et ruumis olevad punktid lagunevad aja jooksul lahku. Universumi kuju käsitleb ruumi kuju. Sfääriline õhupall võib täispumbates laieneda, nii nagu saab sirget kummilehte venitada ja jääda tasaseks. Nii et meie laienev universum võib olla tasane, avatud või suletud.
Kuna massi olemasolu mõjutab ruumi kumerust, sõltub universumi üldine kuju aine keskmisest tihedusest selles. Üldiselt annab see väärtus tiheduse parameetri, mis on vaadeldava tiheduse ja kriitilise tiheduse suhe, mis on vajalik universumi tasaseks saamiseks. Kui tiheduse parameeter on 1, siis on universum tasane. Kui see on suurem kui 1, on see suletud ja avatud, kui tiheduse parameeter on väiksem kui 1. Kosmilise tiheduse mõõtmised on pidevalt andnud väärtuse 1. Vaatluse piirideks on universum tasane, nagu me oleme juba ammu kahtlustanud .
Kuid on ka teine viis, kuidas mõõta kosmose kuju, see on vaadata väga kaugete objektide näivas suuruses. See kõik tuleb tagasi paralleelsete valguskiirte käitumise juurde. Lamedas universumis püsivad paralleelsed jooned paralleelselt, nii et kauge galaktika kahest küljest tulev valgus jõuab meieni sirgjooneliselt. Nende nurgad üksteise suhtes jäävad samaks ja nii paistab galaktika selle tegelik suurus.
Kui universum on avatud, erinevad paralleelsed jooned vahemaaga. Nii et meie kaugest galaktikast tulev valgus muutub meile jõudes paralleelsemaks. See tähendab, et galaktika näib olevat väiksem. Kui universum on suletud, toimub valguse vastupidine painutamine ja galaktika paistab olevat suurem.
Uues artiklis avaldatud artiklis Loodus, ei vaadanud meeskond mitte galaktikaid, vaid pigem kõikumisi kosmilise mikrolaine taustal (CMB). CMB on jäänukvalgus suurest paugust ja see on kõige kaugem valgus, mida võime universumis näha. Seetõttu on see universumi kujust kõige enam mõjutatav valgus. Kõikumiste skaala CMB on määratud tumeda aine ja tumeda energia hulgaga universumis, mida me teame, seega teame, kui suured kõikumised peaksid ilmnema. Kui meeskond analüüsis CMB kosmoseaparaadi Plank andmeid, leidsid nad, et kõikumised olid arvatust suuremad. See tähendab, et 99% -lise kindluse piires on universum suletud, mitte lame.
See uus uurimus on vastuolus paljude varasemate uuringutega, mis näitavad, et universum on tasane. Plancki andmetes võib esineda süstemaatilist viga, mis muudab universumi kõveraks, kuid kui uuringud on täpsed, osutab see meie arusaama lüngale. Praegu pole universumi kuju ebaselge.
Allikas: Plancki tõendid kinnise universumi ja võimaliku kosmoloogiakriisi kohta, autorid: Di Valentino, E., et al.
