Sve što mislimo da znamo o obliku svemira moglo bi biti pogrešno. Umjesto da bude ravan poput posteljine, naš svemir može biti zakrivljen, poput masivnog, napuhanog balona, prema novom istraživanju.
To je rezultat novog rada objavljenog danas (4. studenog) u časopisu Nature Astronomy, koji promatra podatke iz kozmičke mikrovalne pozadine (CMB), slab odjek Velikog praska. Ali nisu svi uvjereni; nova saznanja, utemeljena na podacima objavljenim u 2018. godini, u suprotnosti su s obje godine konvencionalne mudrosti i još jednom nedavnom istraživanjem koje se temelji na tom istom skupu podataka CMB.
Ako je svemir zakrivljen, prema novom papiru, on se lagano zakrivi. To sporo savijanje nije važno za kretanje po našem životu, Sunčevom sustavu ili čak našoj galaksiji. Ali putujte izvan svega toga, izvan našeg galaktičkog susjedstva, daleko u duboku tamu, i na kraju - krećući se ravnom linijom - zaokružit ćete se i završiti tamo natrag tamo gdje ste započeli. Kozmolozi ovu ideju nazivaju "zatvorenim svemirom". Već neko vrijeme postoji, ali ne uklapa se u postojeće teorije o funkcioniranju svemira. Dakle, ona je u velikoj mjeri odbijena u korist "ravnog svemira" koji se proteže bez granica u svakom smjeru i ne vrti se oko sebe. Prema riječima autora: kozmolog sa sveučilišta u Manchesteru Eleonora Di Valentino, kozmolog sa Sveučilišta u Rimu, Sapienza, svemir je ponudio čvrste (ali ne apsolutno uvjerljive) dokaze da je svemir zatvoren Alessandro Melchiorri i kozmolog sa sveučilišta Johns Hopkins, Joseph Silk.
Razlika između zatvorenog i otvorenog svemira pomalo je nalik razlici između istegnutog ravnog lima i napuhanog balona, rekao je Melchiorri za Live Science. U oba se slučaja cijela stvar širi. Kad se list proširi, svaka se točka odmakne od svake druge točke u pravoj liniji. Kada se balon napuhava, svaka se točka na njegovoj površini udaljava od svake druge točke, ali zakrivljenost balona otežava geometriju tog pokreta.
"To znači, na primjer, da ako imate dva fotona i oni paralelno putuju u zatvorenom svemiru, oni će se sresti", rekao je Melchiorri.
U otvorenom, ravnom svemiru, fotoni, ostavljeni neometani, putovali bi svojim paralelnim tečajevima, a da pritom ikada ne djeluju.
Konvencionalni model inflacije svemira, rekao je Melchiorri, sugerira da svemir treba biti ravan. Naprijed širite prostor sve do početka, do prvih 0,0000000000000000000000001 sekundi nakon Velikog praska, prema tom modelu, i vidjet ćete trenutak nevjerojatne eksponencijalne ekspanzije kako je prostor rastao iz one beskonačne minimalne točke u kojoj se nalazi počelo. A fizika tog super brzog širenja upućuje na ravni svemir. To je prvi razlog zbog kojeg većina stručnjaka smatra da je svemir ravan, rekao je. Ako svemir nije ravan, morate "prilagoditi" fiziku tog iskonskog mehanizma kako bi se sve spojilo - i ponoviti bezbroj drugih izračuna u tom procesu, rekao je Melchiorri.
No, možda bi to moglo završiti, napisali su autori u novoj studiji.
To je zato što u CMB postoji anomalija. CMB je najstarija stvar koju vidimo u svemiru, izrađena od ambijentalne mikrovalne svjetlosti koja guši sav prostor kad blokirate zvijezde i galaksije i druge smetnje. To je jedan od najvažnijih izvora podataka o povijesti i ponašanju svemira, jer je toliko star i tako raširen po svemiru. I ispada da, prema najnovijim podacima, postoji znatno više "gravitacijskog sočiva" CMB nego što se očekivalo, što znači da se čini da gravitacija savija mikrovalove CMB više nego što postojeća fizika može objasniti.
Podaci koje tim izvlači potječu iz 2018. godine iz pokusa Planck - eksperimenta Europske svemirske agencije (ESA) koji će CMB detaljnije nego ikad prije nacrtati CMB. (Novi podaci bit će objavljeni u narednom broju časopisa Astronomy & Astrophysics i dostupni su sada na web stranici ESA. I Di Valentino i Melchiorri bili su dio tog napora.)
Da bi objasnili to dodatno leće, Planckova suradnja upravo je dodala dodatnu varijablu, koju znanstvenici nazivaju "A_lens", grupnim modelom nastajanja svemira, "Ovo je nešto što ste tamo položili rukom, pokušavajući objasniti što nema veze s fizikom ", rekao je Melchiorri, što znači da nema A_lensovog parametra u Einsteinovoj teoriji relativnosti. "Ono što smo otkrili je da možete objasniti A_lens s pozitivno zakrivljenim svemirom, što je mnogo više fizičko tumačenje koje možete objasniti općom relativnošću."
Melchiorri je istaknuo da interpretacija njegovog tima nije uvjerljiva. Prema proračunima grupe, Planckovi podaci upućuju na zatvoreni svemir sa standardnim odstupanjem od 3,5 sigma (statističko mjerenje koje znači oko 99,8% pouzdanosti da rezultat nije slučajni slučaj). To je dovoljno kratko od standardnih fizičara od 5 sigma koje obično traže prije nego što ideju pozovu potvrđenom.
Ali neki su kozmolozi rekli da postoji još više razloga za skeptičnost.
Andrei Linde, kozmolog sa Sveučilišta Stanford, rekao je Live Scienceu da Nature Astronomy paper nije uzeo u obzir još jedan važan rad, objavljen u bazi arXiv 1. listopada (Taj rad još nije objavljen u časopisu s recenzijom. )
U tom su radu kozmolozi Sveučilišta u Cambridgeu George Efstathiou i Steven Gratton, koji su obojica također radili na Planccovoj suradnji, pogledali uži skup podskupina podataka od Nature Astronomy paper. Njihova analiza također je podržala zakrivljeni svemir, ali s puno manje statističke sigurnosti nego Di Valentino, Melchiorri i Silk koji su otkrili veći segment Planckovih podataka. Međutim, kada su Efstathiou i Graton pogledali podatke zajedno s dva druga postojeća skupa podataka iz ranog svemira, otkrili su da su sveukupni dokazi upućeni na ravni svemir.
Upitan o papiru Efstathiou i Gratton, Melchiorri je pohvalio pažljiv tretman djela. Ali rekao je da se analiza dueta oslanja na premali segment Planckovih podataka. I istaknuo je da se njihovo istraživanje temelji na modificiranoj (i teoretski poboljšanoj) verziji Planckovih podataka - a ne na skupu javnih podataka koji je pregledalo više od 600 fizičara.
Linde je na tu reaknalizu ukazala kao znak da se rad Efstathioua i Grattona temelji na boljim metodama.
Efstathiou je tražio da ga se ne citira izravno, ali je u e-poruci Live Scienceu istaknuo da će, ako je svemir zakrivljen, to stvoriti niz problema - suprotstaviti se tim ostalim skupima podataka iz ranog svemira i napraviti odstupanja u uočenoj stopi svemira od širenje mnogo gore. Gratton je rekao da se slaže.
Melchiorri se također složio da će model zatvorenog svemira stvoriti brojne probleme za fiziku.
"Ne želim reći da vjerujem u zatvoreni svemir", rekao je. "Ja sam malo neutralniji. Rekao bih, pričekajmo s podacima i onim što će reći novi podaci. Vjerujem da postoji razlika, sada moramo biti oprezni i pokušati pronaći ono što je proizvodeći to odstupanje. "
