Tot ceea ce credem că știm despre forma universului ar putea fi greșit. În loc să fie plat ca o foaie de pat, universul nostru ar putea fi curbat, ca un balon masiv, umflat, potrivit unui nou studiu.
Acesta este rezultatul unei noi lucrări publicate astăzi (4 noiembrie) în revista Nature Astronomy, care privește datele din fundalul microundelor cosmice (CMB), ecoul slab al Big Bang-ului. Dar nu toată lumea este convinsă; noile descoperiri, bazate pe datele lansate în 2018, contrazic atât anii de înțelepciune convențională, cât și un alt studiu recent bazat pe același set de date CMB.
Dacă universul este curbat, conform noii hârtii, se curbează ușor. Această încovoiere lentă nu este importantă pentru a ne deplasa în viața noastră, sau a sistemului solar sau chiar a galaxiei noastre. Dar călătoriți dincolo de toate acestea, în afara cartierului nostru galactic, departe în profunzimea neagră și, în cele din urmă - mișcându-vă în linie dreaptă - vă veți bucura și veți termina chiar acolo unde ați început. Cosmologii numesc această idee „universul închis”. A fost de ceva vreme, dar nu se potrivește cu teoriile existente despre modul în care funcționează universul. Așa că a fost respins în mare parte în favoarea unui „univers plat” care se extinde fără graniță în toate direcțiile și nu se învârte în sine. Acum, o anomalie a datelor din cea mai bună măsurare a CMB oferă dovezi solide (dar nu absolut concludente) că universul este închis până la urmă, potrivit autorilor: cosmologul Universității din Manchester Eleonora Di Valentino, cosmologul Universității Sapienza din Roma Alessandro Melchiorri și cosmologul universității Johns Hopkins, Joseph Silk.
Diferența dintre un univers închis și unul deschis este similară cu diferența dintre o foaie plană întinsă și un balon umflat, a declarat Melchiorri pentru Live Science. În ambele cazuri, totul se extinde. Când foaia se extinde, fiecare punct se îndepărtează de orice alt punct dintr-o linie dreaptă. Când balonul este umflat, fiecare punct de pe suprafața sa se îndepărtează mai mult de fiecare alt punct, dar curbura balonului face ca geometria acelei mișcări să fie mai complicată.
"Acest lucru înseamnă, de exemplu, că dacă aveți doi fotoni și călătoresc în paralel într-un univers închis, se vor întâlni", a spus Melchiorri.
Într-un univers deschis și plat, fotonii, lăsați nedistruși, ar călători de-a lungul cursurilor paralele fără să interacționeze vreodată.
Modelul convențional al inflației universului, a spus Melchiorri, sugerează că universul ar trebui să fie plat. Regăsiți extinderea spațiului până la început, până la primele 0.0000000000000000000000001 secunde după Big Bang, conform acelui model, și veți vedea un moment de expansiune incredibilă, exponențială, deoarece spațiul a ieșit din acel punct infinitesimal în care au inceput. Iar fizica acelei expansiuni super-rapide indică un univers plat. Acesta este primul motiv pentru care majoritatea experților consideră că universul este plat, a spus el. Dacă universul nu este plat, trebuie să „reglați” fizica acelui mecanism primordial pentru ca totul să se potrivească - și să refaci nenumărate alte calcule în proces, a spus Melchiorri.
Dar acest lucru ar putea ajunge să fie necesar, au scris autorii în noul studiu.
Asta pentru că există o anomalie în CMB. CMB este cel mai vechi lucru pe care îl vedem în univers, realizat din lumină ambientală cu microunde care suferă tot spațiul când blochezi stelele și galaxiile și alte interferențe. Este una dintre cele mai importante surse de date despre istoria și comportamentul universului, deoarece este atât de veche și atât de răspândită în spațiu. Și se dovedește, potrivit celor mai recente date, că există semnificativ mai multe „lentile gravitaționale” ale CMB decât se aștepta - ceea ce înseamnă că gravitația pare să îndoaie microundele CMB mai mult decât poate explica fizica existentă.
Datele pe care le extrage echipa provin dintr-o lansare din 2018 din experimentul Planck - un experiment al Agenției Spațiale Europene (ESA), pentru a cartografia CMB mai detaliat ca niciodată. (Noile date vor fi publicate într-un număr viitor al revistei Astronomy & Astrophysics și sunt disponibile acum pe site-ul ESA. Atât Di Valentino cât și Melchiorri au făcut parte din acest efort.)
Pentru a explica acest obiectiv suplimentar, Planck Collaboration tocmai a abordat o variabilă suplimentară, pe care oamenii de știință o numesc „A_lens”, la modelul grupului de formare a universului, „Acesta este ceva pe care l-ați pus acolo de mână, încercând să explicați ce vezi, nu există nicio legătură cu fizica ", a spus Melchiorri, ceea ce înseamnă că nu există niciun parametru A_lens în teoria relativității a lui Einstein. „Ceea ce am descoperit este că poți explica A_lens cu un univers curbat pozitiv, ceea ce este o interpretare mult mai fizică pe care o poți explica cu relativitate generală”.
Melchiorri a subliniat că interpretarea echipei sale nu este concludentă. Conform calculelor grupului, datele Planck indică un univers închis cu o abatere standard de 3,5 sigma (o măsurare statistică care înseamnă aproximativ 99,8% încredere că rezultatul nu se datorează întâmplării întâmplătoare). Acest lucru este foarte scăzut din cele 5 sigma standard pe care le caută fizicienii înainte de a apela la o idee confirmată.
Dar unii cosmologi au spus că există și mai multe motive pentru a fi sceptici.
Andrei Linde, cosmolog la Universitatea Stanford, a declarat pentru Live Science că lucrarea Nature Astronomy nu a ținut cont de o altă lucrare importantă, publicată în baza de date arXiv la 1 octombrie (acea lucrare nu a fost încă publicată într-un jurnal revizuit de la egal la egal). )
În acea lucrare, cosmologii de la Universitatea din Cambridge, George Efstathiou și Steven Gratton, care au lucrat amândoi și la colaborarea Planck, au privit un subset de date mai restrâns decât lucrarea Nature Astronomy. Analiza lor a susținut, de asemenea, un univers de curbă, dar cu mult mai puțină încredere statistică decât Di Valentino, Melchiorri și Mătăsea găsite privind un segment mai mare al datelor Planck. Cu toate acestea, când Efstathiou și Graton au analizat datele împreună cu alte două seturi de date existente din universul timpur, au descoperit că, în ansamblu, dovezile indicau un univers plat.
Întrebat despre hârtia Efstathiou și Gratton, Melchiorri a laudat tratamentul atent al lucrării. Dar el a spus că analiza duo se bazează pe un segment prea mic din datele Planck. Și el a subliniat că cercetarea lor se bazează pe o versiune modificată (și, teoretic, îmbunătățită) a datelor Planck - nu setul de date publice pe care peste 600 de fizicieni l-au examinat.
Linde a arătat acea reanaliză ca semn că hârtia lui Efstathiou și Gratton se bazează pe metode mai bune.
Efstathiou a cerut să nu fie cotat direct, dar a subliniat într-un e-mail către Live Science că, dacă universul ar fi curbat, ar ridica o serie de probleme - contrazicând acele alte seturi de date din universul timpuriu și făcând discrepanțe în rata observată a universului de expansiune mult mai rea. Gratton a spus că este de acord.
De asemenea, Melchiorri a fost de acord că modelul cu universul închis ar ridica o serie de probleme pentru fizică.
"Nu vreau să spun că cred într-un univers închis", a spus el. "Sunt un pic mai neutru. Aș spune, să așteptăm datele și ce vor spune noile date. Ceea ce cred eu este că există o discrepanță acum, că trebuie să fim atenți și să încercăm să găsim ce este producând această discrepanță ".
