Vse, kar mislimo, da vemo o obliki vesolja, bi bilo lahko narobe. Namesto da bi bil raven kot posteljnina, je lahko naše vesolje ukrivljeno kot masiven napihnjen balon, kaže nova študija.
To je rezultat novega prispevka, objavljenega danes (4. novembra) v reviji Nature Astronomy, ki pregleduje podatke iz kozmičnega mikrovalovnega ozadja (CMB), rahlo odmev velikega poka. A niso prepričani vsi; nove ugotovitve, ki temeljijo na podatkih, objavljenih v letu 2018, nasprotujejo obema letoma običajne modrosti in drugi nedavni študiji, ki temelji na istem naboru podatkov CMB.
Če je vesolje ukrivljeno, se po novem papirju nežno ukrivi. To počasno upogibanje ni pomembno za gibanje po našem življenju ali osončju ali celo naši galaksiji. Toda potujte onkraj vsega tega, zunaj naše galaktične soseščine, daleč v globoko črnino in sčasoma - premikajte se po ravni črti - boste zavili in končali desno tam, kjer ste začeli. Kozmologi imenujejo to idejo "zaprto vesolje." Že nekaj časa je naokoli, vendar se ne ujema z obstoječimi teorijami, kako deluje vesolje. Torej je bil v veliki meri zavrnjen v prid "ravnemu vesolju", ki se razteza brez meja v vse smeri in se ne širi okrog sebe. Zdaj anomalija pri podatkih iz najboljšega merjenja CMB ponuja trdne (vendar ne povsem prepričljive) dokaze, da je vesolje navsezadnje zaprto, trdijo avtorji: University of Manchester kozmolog Eleonora Di Valentino, kozmologinja Univerze v Rimu Sapienza Alessandro Melchiorri in kozmolog z univerze Johns Hopkins Joseph Silk.
Razlika med zaprtim in odprtim vesoljem je nekoliko podobna razliki med raztegnjenim ravnim rjuhom in napihnjenim balonom, je Melchiorri povedal za Live Science. V obeh primerih se celotna stvar širi. Ko se list razširi, se vsaka točka odmakne od druge točke v ravni črti. Ko se balon napihne, se vsaka točka na njegovi površini oddalji od vsake druge točke, vendar ukrivljenost balona oteži geometrijo tega gibanja.
"To na primer pomeni, da če imate dva fotona in potujeta vzporedno v zaprtem vesolju, se bosta srečala," je dejal Melchiorri.
V odprtem, ravnem vesolju bi fotoni, ki ostanejo neovirani, potovali po svojih vzporednih poteh, ne da bi se kdaj vmešali.
Konvencionalni model inflacije vesolja, je dejal Melchiorri, nakazuje, da mora biti vesolje ravno. Navdih širjenja prostora vse do začetka, do prvih 0,0000000000000000000000001 sekund po velikem udaru, v skladu s tem modelom, in videli boste trenutek neverjetne eksponentne širitve, ko je prostor zrasel iz tiste neskončno najmanjše točke, v kateri je začel. In fizika te zelo hitre ekspanzije kaže na ravno vesolje. To je prvi razlog, zakaj večina strokovnjakov meni, da je vesolje ravno, je dejal. Če vesolje ni ravno, morate fizično prilagoditi fiziko tega prvotnega mehanizma, da bo vse skupaj skupaj - in ponoviti nešteto drugih izračunov v procesu, je dejal Melchiorri.
Toda to bi morda končalo potrebno, so avtorji zapisali v novi raziskavi.
To je zato, ker v CMB obstaja anomalija. CMB je najstarejša stvar, ki jo opazimo v vesolju, in je narejena iz zunanje mikrovalovne svetlobe, ki zaduši ves prostor, ko blokirate zvezde in galaksije ter druge motnje. Je eden najpomembnejših virov podatkov o zgodovini in obnašanju vesolja, saj je tako star in tako razširjen po vesolju. In po najnovejših podatkih se izkaže, da je CMB bistveno več "gravitacijske leče", kot je bilo pričakovano, kar pomeni, da se zdi, da gravitacija upogiba mikrovalove CMB več, kot lahko razloži obstoječa fizika.
Podatki, ki jih skupina pridobiva, izhajajo iz leta 2018 iz preizkusa Planck - eksperimenta Evropske vesoljske agencije (ESA), ki načrtuje CMB bolj podrobno kot kdaj koli prej. (Novi podatki bodo objavljeni v prihodnji številki revije Astronomy & Astrophysics in so zdaj na voljo na spletni strani ESA. Tudi Di Valentino in Melchiorri sta bila del tega prizadevanja.)
Če želite razložiti to dodatno lečo, se je Planckova kolaboracija pravkar lotila dodatne spremenljivke, ki jo znanstveniki imenujejo "A_lens", kot model skupine vesoljske tvorbe, "To je nekaj, kar ste postavili ročno in poskušali razložiti, kaj vidite, ni povezave s fiziko, "je rekel Melchiorri, kar pomeni, da v Einsteinovi teoriji relativnosti ni nobenega A_lensovega parametra. "Ugotovili smo, da lahko A_lensu razložite s pozitivno ukrivljenim vesoljem, kar je veliko bolj fizična razlaga, ki jo lahko razložite s splošno relativnostjo."
Melchiorri je poudaril, da razlaga njegove ekipe ni prepričljiva. Po izračunih skupine kažejo, da Planckovi podatki kažejo na zaprto vesolje s standardnim odklonom 3,5 sigma (statistična meritev, ki pomeni približno 99,8% zanesljivosti, da rezultat ni posledica naključne naključja). To je premalo od standardnih fizik 5 sigme, ki jih običajno iščejo, preden idejo pokličejo v potrditev.
Toda nekateri kozmologi so rekli, da obstaja še več razlogov za skeptičnost.
Andrei Linde, kozmolog na univerzi Stanford, je za Live Science povedal, da dokument Nature Astronomy ni upošteval še enega pomembnega prispevka, ki je bil 1. oktobra objavljen v zbirki arXiv. )
V tem prispevku sta kozmologa Univerze v Cambridgeu George Efstathiou in Steven Gratton, ki sta oba delala tudi pri Planckovi kolaboraciji, pogledala ožjo podmnožico podatkov kot prispevek Nature Astronomy. Njihova analiza je prav tako podpirala krivo vesolje, vendar s precej manj statističnega zaupanja kot Di Valentino, Melchiorri in Silk ugotovili, da so pogledali večji segment Planckovih podatkov. Ko pa sta Efstathiou in Graton podatke pogledala skupaj z dvema drugima obstoječima naboroma podatkov iz zgodnjega vesolja, sta ugotovila, da so na splošno dokazi usmerjeni v ravno vesolje.
Na vprašanje o papirju Efstathiou in Gratton je Melchiorri pohvalil skrbno obravnavo dela. Toda dejal je, da se analiza dueta opira na premajhen del podatkov o Plancku. In opozoril je, da njihove raziskave temeljijo na spremenjeni (in teoretično izboljšani) različici Planckovih podatkov - ne na javnem naboru podatkov, ki ga je pregledalo več kot 600 fizikov.
Linde je na to reakcijo opozorila kot na znak, da sta Efstathiou in Grattonov papir temeljila na boljših metodah.
Efstathiou je zahteval, da ga ne navajamo neposredno, v e-poštnem sporočilu Live Science pa je opozoril, da bi, če bi bilo vesolje ukrivljeno, povzročilo številne težave - v nasprotju s temi drugimi zbirkami podatkov iz zgodnjega vesolja in odstopanjem od opazovane hitrosti vesolja ekspanzija veliko slabša. Gratton je rekel, da se strinja.
Melchiorri se je tudi strinjal, da bo model zaprtega vesolja sprožil številne težave za fiziko.
"Nočem reči, da verjamem v zaprto vesolje," je dejal. "Jaz sem nekoliko bolj nevtralen. Rekel bi, počakajmo na podatke in kaj bodo novi podatki govorili. Verjamem, da zdaj obstaja neskladje, da moramo biti previdni in poskusiti najti, kaj je povzroča to neskladje. "
