Minden, amit gondolunk, tudunk az univerzum alakjáról, hibás lehet. Ahelyett, hogy lapos lenne, mint egy ágynemű, univerzumunk ívelt lehet, mint egy hatalmas, felfújt léggömb, egy új tanulmány szerint.
Ez a napjainkban (november 4-én) a Nature Astronomy folyóiratban megjelent új cikk felvétele, amely a kozmikus mikrohullámú háttér (CMB), a Nagyroham halvány visszhangjának adatait vizsgálja. De nem mindenki van meggyőződve; az új megállapítások, amelyek a 2018-ban közzétett adatok alapján állnak ellentétben a hagyományos bölcsesség mindkét évének, valamint egy ugyanazon a CMB adatkészletre alapozott legújabb tanulmánnyal.
Ha az univerzum az új papír szerint ívelt, akkor óvatosan görbül. Ez a lassú hajlítás nem fontos az életünk, a Naprendszer, vagy akár a galaxisunk körül történő mozgáshoz. De mindezt meghaladva, a galaktikus szomszédságunkon kívül, messze a mély sötétségbe, és végül - egyenes vonalban mozogva - körbehúzhatjuk magát, és visszavezetünk arra a helyre, ahol elkezdtük. A kozmológusok ezt az elképzelést "zárt univerzumnak" hívják. Ez egy ideje zajlik, de nem egyezik meg az univerzum működésének meglévő elméleteivel. Tehát nagyrészt elutasították egy "lapos univerzum" mellett, amely minden irányban határtalanul kiterjed, és nem hurcol körül. A szerzők szerint a CMB minden idők legjobb mérése során bekövetkezett adatok rendellenes (de nem feltétlenül meggyőző) bizonyítékot szolgáltatnak arra, hogy az univerzum végül zárva van: A Manchester-i Egyetem kozmológusa, Eleonora Di Valentino, a Sapienza Római Egyetem kozmológusa Alessandro Melchiorri és a Johns Hopkins Egyetem kozmológusa, Joseph Silk.
A zárt és nyitott világegyetem közötti különbség kissé hasonlít a feszített lapos lap és a felfújt léggömb közötti különbséghez - mondta Melchiorri a Live Science számára. Mindkét esetben az egész kibővül. Amikor a lap kinyílik, minden pont egyenes vonalban elmozdul a többi ponttól. Amikor a ballont felfújják, a felületének minden pontja távolabb esik minden más ponttól, de a ballon görbülete bonyolultabbá teszi ennek a mozgásnak a geometriáját.
"Ez azt jelenti például, hogy ha két fotonuk van, és egy párhuzamosan haladnak egy zárt univerzumban, akkor találkoznak" - mondta Melchiorri.
Egy nyitott, lapos univerzumban a fotonok, érintetlenül hagyva, egymással való kölcsönhatás nélkül haladnának párhuzamos pályáik mentén.
A világegyetem inflációjának szokásos modellje, Melchiorri mondta, azt sugallja, hogy az univerzumnak laposnak kell lennie. Gondoskodjon az űrkiterjedésről az elejére egészen a nagy robbanás utáni első 0.00000000000000000000001 másodpercig, a modell szerint, és látni fogja a hihetetlen, exponenciális expanzió pillanatát, amikor a tér kihúzódott azon a végtelen ponton, amelyben kezdődött. És a szupergyors terjeszkedés fizikája egy lapos világegyetemre mutat. Ez volt az első ok, amiért a legtöbb szakértő szerint az univerzum lapos - mondta. Ha az univerzum nem lapos, akkor az elsődleges mechanizmus fizikáját "finomítani" kell, hogy mindegyik összeilleszkedjen - és számtalan más számítást újra kell végeznie a folyamatban - mondta Melchiorri.
De erre szükség lehet, írják a szerzők az új tanulmányban.
Ennek oka az, hogy rendellenesség van a CMB-ben. A CMB a legrégibb dolog, amit látunk az univerzumban, környezeti mikrohullámú fényből, amely elegendő az egész térnek, ha kizárja a csillagokat és a galaxisokat, és egyéb interferenciát okoz. Ez az egyik legfontosabb adatforrás az univerzum történelméről és viselkedéséről, mert olyan régi és így elterjedt az űrben. És a legfrissebb adatok szerint kiderül, hogy a CMB szignifikánsan több "gravitációs lencséje" van, mint az várható volt - ami azt jelenti, hogy a gravitáció úgy tűnik, hogy a CMB mikrohullámait meghajolja, mint ahogy a létező fizika meg tudja magyarázni.
Az adatok, amelyekre a csapat támaszkodik, a Planck-kísérlet - az Európai Űrügynökség (ESA) - 2018-ban kiadott kísérletéből származnak, amely a CMB részletesebb feltérképezését szolgálja, mint valaha. (Az új adatokat az Astronomy & Astrophysics folyóirat következő kiadásában teszik közzé, és már elérhetők az ESA weboldalán. Di Valentino és Melchiorri szintén részei ennek az erőfeszítésnek.)
Hogy megmagyarázza ezt az extra lencsét, a Planck Collaboration éppen becsapott egy extra változót, amelyet a tudósok "A_lens" -nek hívnak, az univerzum kialakulásának csoportos modelljéhez: "Ez egy olyan dolog, amelyet kézzel adtál, és megpróbálta megmagyarázni, hogy mi Nincs kapcsolat a fizikával "- mondta Melchiorri, ami azt jelenti, hogy Einstein relativitáselméletében nincs A_lens paraméter. "Azt találtuk, hogy meg tudja magyarázni az A_len-t pozitívan ívelt univerzummal, ami sokkal fizikaibb értelmezés, amelyet meg lehet magyarázni az általános relativitáselmélettel."
Melchiorri rámutatott, hogy csapata értelmezése nem egyértelmű. A csoport számításai szerint a Planck-adatok egy zárt univerzumra mutatnak, amelynek standard eltérése 3,5 szigma (egy statisztikai mérés azt jelenti, hogy körülbelül 99,8% -os megbízhatóságot jelent, hogy az eredmény nem véletlenszerű véletlenszerűség miatt). Ez jóval elmarad az 5 szigma szokásos fizikától, akiket általában keresnek, mielőtt egy megerősített ötlet felhívnák.
De néhány kozmológus szerint még több oka volt a szkeptikusnak.
Andrei Linde, a Stanfordi Egyetem kozmológusa azt mondta a Live Science-nek, hogy a Nature Astronomy című cikk nem vette figyelembe egy másik fontos dokumentumot, amelyet az arXiv adatbázisban közzétettek október 1-jén. )
Ebben a cikkben a Cambridge-i Egyetem kozmológusai, George Efstathiou és Steven Gratton, akik szintén a Planck Együttműködésen dolgoztak, szűkebb adathalmazt vizsgáltak, mint a Nature Astronomy cikk. Elemzéseik egy ívelt univerzumot is alátámasztottak, ám sokkal kevesebb statisztikai bizonyossággal bírtak, mint Di Valentino, Melchiorri és Silk a Planck-adatok nagyobb szegmensét vizsgálva. Amikor Efstathiou és Graton az adatokat a korai világegyetem két másik létező adatkészletével együtt megtekintették, úgy találták, hogy összességében a bizonyítékok lapos univerzum felé mutattak.
Az Efstathiou és a Gratton papírokkal kapcsolatban Melchiorri dicsérte a munka gondos kezelését. De azt mondta, hogy a duó elemzése a Planck adatainak túl kicsi részén alapszik. És rámutatott, hogy kutatásaik a Planck-adatok módosított (és elméletileg továbbfejlesztett) változatán alapulnak, nem pedig azon nyilvános adatkészleten, amelyet több mint 600 fizikus ellenőrizt.
Linde rámutatott erre az újbóli elemzésre annak a jeleként, hogy Efstathiou és Gratton tanulmánya jobb módszerekre épül.
Efstathiou azt kérte, hogy ne idézzék közvetlenül, de a Live Science számára küldött e-mailben rámutatott, hogy ha az univerzum görbe lenne, számos problémát vet fel - ellentmondani a korai világegyetem többi adatkészletének, és eltéréseket tenni az univerzum megfigyelt arányában. a bővítés sokkal rosszabb. Gratton azt mondta, hogy egyetért.
Melchiorri egyetértett abban is, hogy a zárt univerzum modell számos problémát vet fel a fizika számára.
"Nem akarom mondani, hogy hiszek egy zárt univerzumban" - mondta. "Kicsit semlegesebb vagyok. Azt mondanám, várjuk meg az adatokat, és mit fognak mondani az új adatok. Azt hiszem, hogy ellentmondás van most, hogy óvatosnak kell lennünk, és meg kell találnunk azt, ami ez az eltérés ".
