Vesolje je na videz neskončno morje, napolnjeno z zvezdami, galaksijami in meglicami. V njem vidimo vzorce in ozvezdja, ki so skozi zgodovino navdihovali zgodbe. Vendar obstaja en kozmični vzorec, ki ga še vedno ne razumemo. Vprašanje, ki ostaja brez odgovora: Kakšna je oblika vesolja? Mislili smo, da vemo, vendar nove raziskave kažejo drugače in lahko kažejo na krizo v kozmologiji.
Številni zgodnji astronomi so menili, da je vesolje krogla zvezd, ki obdaja osončje in je osredotočeno na nepremično, negibno Zemljo. Toda astronomi so skozi stoletja ugotovili, da je naše Sonce le ena od milijard znotraj neke galaksije in bilo je nešteto galaksij, razpršenih po milijardnih svetlobnih letih vesolja. Vprašanje oblike ustvarjanja se je zdelo sporno. Zvezde in galaksije so obstajale znotraj praznega prostora. Kaj bi lahko bil samo prazno platno: ravno, evklidsko in brez strukture.
Nato je Albert Einstein v zgodnjih 1900-ih razvil svojo teorijo splošne relativnosti. V njem prostor ni bil prazno platno. Lahko se upogiba in razteza, zasuka in deformira glede na položaj in gibanje mase v vesolju. Te prostorske deformacije odbijajo svetlobo in snov, kar povzroča učinek, ki mu pravimo gravitacija. Z relativnostjo bi prostor lahko dobil različne oblike. Takrat je bilo lahko vesolje v celotni kozmični obliki, tako kot je Zemlja na splošno okrogla.
Splošno gledano bi splošna relativnost vesolju omogočila eno od treh oblik: ravno, zaprto ali odprto.
Stanovanje je način, kako si mislimo o vesolju v vsakdanjem življenju. To je evklidski prostor, o katerem se učimo v šoli. Raven prostor se enakomerno razširi v vse smeri, dva vzporedna snopa svetlobe pa bi za vedno ostala vzporedna.
Odprti prostor si lahko predstavljamo kot sedlo. Upogiba se tako, da se razhaja, ko se raztezate navzven. Dva svetlobna snopa, ki sta se na začetku vzporedno vzporedno razširila, sta se med seboj rahlo odmikala drug od drugega.
Zaprti prostor je na splošno sferičen. Ko se razteza, se zbližuje, tako da bi se vzporedni žarki svetlobe sčasoma srečali in se prekrižali, kot črte dolžine na Zemlji.
Treba je omeniti, da se nobenemu od teh ni treba ukvarjati s tem, da se vesolje kot celota širi. Kozmična ekspanzija pomeni, da se točke v vesolju s časom širijo. Oblika vesolja se ukvarja z obliko prostora. Sferični balon se lahko, ko se napihne, razširi, tako kot se lahko raztegne ploščata gumijasta plošča in ostane ravna. Torej bi lahko bilo naše vesolje, ki se širi, ravno, odprto ali zaprto.
Ker na ukrivljenost prostora vpliva prisotnost mase, je celotna oblika vesolja odvisna od povprečne gostote snovi znotraj njega. V splošni relativnosti je ta vrednost podana s parametrom gostote, ki je razmerje med opaženo gostoto in "kritično gostoto", ki je potrebna, da je vesolje ravno. Če je parameter gostote 1, potem je vesolje ravno. Če je večji od 1, je zaprt, odprt pa je, če je parameter gostote manjši od 1. Meritve kozmične gostote so dosledno dajale vrednost 1. Do meja opazovanja je vesolje ravno, kot smo že dolgo sumili .
Obstaja pa še en način za merjenje oblike kozmosa in to je pregled navidezne velikosti zelo oddaljenih predmetov. Vse se vrne k obnašanju vzporednih žarkov svetlobe. V ravnem vesolju vzporedne črte ostanejo vzporedne, tako da svetloba, ki prihaja z dveh strani oddaljene galaksije, doseže nas v ravni črti. Njihovi koti med seboj ostajajo enaki, zato se zdi galaksija kot njena resnična velikost.
Če je vesolje odprto, se vzporedne črte razhajajo z razdaljo. Tako svetloba iz naše oddaljene galaksije postane bolj vzporedna, ko seže do nas. To pomeni, da bi bila galaksija videti manjša, kot je. Če se vesolje zapre, pride do nasprotnega upogiba svetlobe in galaksija bi bila videti večja, kot je.
V novem prispevku, objavljenem v Narava, ekipa ni gledala na galaksije, temveč na nihanja znotraj kozmičnega mikrovalovnega ozadja (CMB). The CMB je ostanek svetlobe z velikega praska in je najbolj oddaljena svetloba, ki jo lahko vidimo v vesolju. Zaradi tega svetloba najbolj vpliva na obliko vesolja. Lestvica nihanj v CMB je določena s količino temne snovi in temne energije v vesolju, ki jo poznamo, zato vemo, kako velika nihanja naj bi se pojavljala. Ko je ekipa analizirala CMB Podatki iz vesoljskega plovila Plank so ugotovili, da so bila nihanja večja od pričakovanih. To pomeni, da je do 99-odstotne gotovosti vesolje zaprto in ne ravno.
Ta nova raziskava nasprotuje številnim prejšnjim raziskavam, ki kažejo, da je vesolje ravno. V Planckovih podatkih je morda nekaj sistematičnih napak, zaradi katerih je vesolje videti ukrivljeno, vendar če je raziskava točna, kaže na razkorak v našem razumevanju. Za zdaj je oblika vesolja nejasna.
Vir: Planck dokazi za zaprto vesolje in možno krizo za kozmologijo, Di Valentino, E. et al.
