Svemir je naizgled beskrajno more ispunjeno zvijezdama, galaksijama i maglicama. U njemu vidimo uzorke i konstelacije koji su kroz povijest nadahnjivali priče. Ali postoji jedan kozmički obrazac koji još uvijek ne razumijemo. Pitanje koje ostaje bez odgovora: Kakav je oblik svemira? Mislili smo da znamo, ali nova istraživanja sugeriraju drugačije i mogla bi ukazivati na krizu u kozmologiji.
Mnogi rani astronomi smatrali su da je svemir sfera zvijezda, koji okružuje Sunčev sustav i usredotočen na fiksnu, nepomičnu Zemlju. Ali tijekom stoljeća astronomi su otkrili da je naše Sunce samo jedna od milijardi milijardi galaksije, a bilo je bezbroj galaksija razasutih u svemirskim milijardama svjetlosnih godina. Pitanje oblika kreacije činilo se kao rasprava. Zvijezde i galaksije postojale su u praznom prostoru. Što bi mogao biti prostor, osim prazno platno: ravno, euklidijsko i bez strukture.
Tada je ranih 1900-ih Albert Einstein razvio svoju teoriju opće relativnosti. U njemu prostor nije bio prazno platno. Može se savijati i protezati, savijati i deformirati na temelju položaja i gibanja mase u svemiru. Ove prostorne deformacije odbijaju svjetlost i materiju, uzrokujući učinak koji nazivamo gravitacijom. Sa relativnošću, prostor bi mogao poprimiti različite oblike. Tada je bilo moguće da svemir može imati sveukupni kozmički oblik, baš kao što je i Zemlja u cjelini okrugla.
Općenito govoreći, opća relativnost omogućila bi svemiru jedan od tri oblika: ravna, zatvorena ili otvorena.
Stan je način na koji razmišljamo o prostoru u svakodnevnom životu. To je euklidski prostor o kojem učimo u školi. Ravni prostor se proteže ravnomjerno u svim smjerovima, a dvije paralelne zrake svjetla zauvijek bi ostale paralelne.
Otvoreni prostor može se zamisliti kao sedlo. Savija se na takav način da se odmiče dok produžite prema van. Dvije zrake svjetla, u početku paralelne, postepeno bi se raširivale, okrećući se malo jedan od drugog dok prolaze kroz kosmos.
Zatvoreni prostor je općenito sferičan. Zbližava se kako se širi, tako da bi se paralelne zrake svjetlosti na kraju susrele i prelazile jedna na drugu, poput linija zemljopisne dužine.
Treba spomenuti da se ništa od toga ne mora baviti činjenicom da se svemir u cjelini širi. Kozmičko širenje znači da se točke u prostoru šire vremenom. Oblik svemira bavi se oblikom prostora. Kuglasti balon može se proširiti kad se napuhava, baš kao što se ravna gumena folija može rastegnuti i ostati ravna. Dakle, naš svemir koji se širi mogao bi biti ravan, otvoren ili zatvoren.
Budući da na zakrivljenost prostora utječe prisutnost mase, ukupni oblik svemira ovisi o prosječnoj gustoći materije u njemu. U općenitoj relativnosti ta se vrijednost daje parametrom gustoće, koji je odnos promatrane gustoće prema "kritičnoj gustoći" potrebnoj da svemir bude ravan. Ako je parametar gustoće 1, tada je svemir ravan. Ako je veći od 1, zatvara se i otvoren je ako je parametar gustoće manji od 1. Mjerenja kozmičke gustoće dosljedno daju vrijednost 1. Do granica promatranja svemir je ravan, kao što dugo sumnjamo ,
Ali postoji još jedan način mjerenja oblika kozmosa, a to je sagledavanje prividne veličine vrlo udaljenih objekata. Sve se to vraća ponašanju paralelnih snopa svjetlosti. U ravnom svemiru paralelne linije ostaju paralelne, tako da svjetlost koja dolazi s dvije strane daleke galaksije dopire do nas u pravoj liniji. Njihovi kutovi jedan prema drugom ostaju isti, pa se galaksija pojavljuje kao njena istinska veličina.
Ako je svemir otvoren, paralelne se linije odvajaju s udaljenošću. Tako svjetlost iz naše daleke galaksije postaje paralelnija kako dopire do nas. To znači da će se galaksija činiti manjom nego što jest. Ako je svemir zatvoren, dolazi do suprotnog savijanja svjetlosti, a galaksija bi se činila većom nego što jest.
U novom radu objavljenom u Priroda, tim nije gledao galaksije, već fluktuacije unutar pozadine kozmičke mikrovalne (CMB). CMB je ostatak svjetlosti od velikog praska i to je najudaljenije svjetlo koje možemo vidjeti u svemiru. Zbog toga je svjetlost najviše pod utjecajem oblika svemira. Ljestvica fluktuacija u CMB određuje se količina tamne materije i tamne energije u svemiru, što znamo, pa znamo koliko bi se velike fluktuacije trebale pojaviti. Kad je tim analizirao CMB Prema podacima iz svemirske letjelice Plank, otkrili su da su fluktuacije veće od očekivanih. To znači da je do 99% sigurnosti svemir zatvoren, a ne ravan.
Ovo novo istraživanje u suprotnosti je s brojnim dosadašnjim istraživanjima koja pokazuju da je svemir ravan. Možda postoji neka sistematska pogreška u Planckovim podacima zbog čega svemir izgleda zakrivljeno, ali ako je istraživanje točno, ukazuje na jaz u našem razumijevanju. Za sada je oblik svemira nejasan.
Izvor: Planckov dokaz za zatvoreni svemir i moguću krizu zbog kozmologije, Di Valentino, E., et al.
