Τι σχήμα έχει το σύμπαν; Οι ειδικοί μπορεί να έχουν βρει την απάντηση και είναι συγκλονιστική

Η φύση του σύμπαντος δεν είναι απλώς ένα ακαδημαϊκό ζήτημα – είναι ένα ερώτημα σχετικά με το παρελθόν, το παρόν και το μέλλον του σύμπαντος όπως το γνωρίζουμε.

Εδώ και χρόνια, οι κοσμολόγοι διαφωνούν αν το σύμπαν είναι επίπεδο, κλειστό ή ανοιχτό – κάθε γεωμετρία προδιαγράφει μια διαφορετική μοίρα για το σύμπαν.

Νέες μετρήσεις και θεωρητικές εξελίξεις, όπως αυτό το σωματίδιο, υποστηρίζουν ένα αντιφατικό συμπέρασμα, αλλά ορισμένοι υποστηρίζουν ότι αυτή η συναίνεση μπορεί να μην είναι η συνολική εικόνα.

Τα τρία σχήματα του σύμπαντος: σφαίρες, σέλες και φύλλα

Η καμπυλότητα του χώρου περιγράφεται από την πυκνότητα του σύμπαντος και την ταχύτητα με την οποία διαστέλλεται. Ένα κλειστό σύμπαν καμπυλώνεται θετικά- μοιάζει με σφαίρα. Για παράδειγμα, το σύμπαν είναι πεπερασμένο αλλά όχι κλειστό, οπότε αν κάποιος κάνει ένα ταξίδι για αρκετή ώρα, μπορεί να καταλήξει εκεί απ’ όπου ξεκίνησε. Αυτό το σχήμα σηματοδοτεί την πιθανή καταδίκη του σύμπαντος.

Ένα ανοιχτό σύμπαν με αρνητική καμπυλότητα μοιάζει με σέλα. Εδώ, ο χώρος συνεχίζεται για πάντα και οι γαλαξίες απομακρύνονται. Τέλος, το καυτό αγαπημένο είναι το επίπεδο σύμπαν, το οποίο συνεχίζει να διαστέλλεται αργά. Δεν έχει καμία εγγενή καμπύλη και μοιάζει με μια τρισδιάστατη επίπεδη επιφάνεια, ένα επίπεδο.

Το πρόβλημα του προσδιορισμού του σχήματος του σύμπαντος δεν είναι κάτι που απασχολεί τους επιστήμονες. Καθορίζει αν ο χώρος είναι περιορισμένος ή ατελείωτος και υποδηλώνει τι θα συμβεί με το σύμπαν, αν θα καταρρεύσει σε μια Μεγάλη Κρίση ή αν θα διαστέλλεται για πάντα και θα παγώσει.

Επίπεδο και άπειρο: γιατί οι περισσότεροι επιστήμονες πιστεύουν ότι το σύμπαν είναι επίπεδο

Σύμφωνα με τις παρατηρήσεις από την CMB, οι πιο πειστικές αποδείξεις δείχνουν ότι το σύμπαν είναι επίπεδο. Η CMB δείχνει διακυμάνσεις της θερμοκρασίας τις οποίες οι κοσμολόγοι μελετούν στη συνέχεια για να συμπεράνουν το σχήμα του σύμπαντος. Αν το σύμπαν ήταν καμπυλωμένο, τα σχήματα αυτά θα παρουσίαζαν αρκετά μεγάλη παραμόρφωση. Ωστόσο, σχεδόν όλες οι μετρήσεις ταιριάζουν στο επίπεδο μοντέλο.

Ακόμη πιο επίπεδο συμπληρώνει επίσης τη θεωρία του ΛCDM, ή θεωρία του κοσμικού πληθωρισμού, και τη λειτουργία της σκοτεινής ενέργειας. Αυτό το μοντέλο λέει ότι το σύμπαν είναι αρκετά πυκνό, περίπου έξι πρωτόνια ανά 1,3 κυβικά μέτρα, ώστε να είναι γεωμετρικά επίπεδο. Άλλες τεχνικές υποστηρίζουν αυτή την επίπεδη ερμηνεία, όπως η παρατήρηση ακουστικών ταλαντώσεων βαρυονίων (μοτίβα από πρώιμες κινήσεις που μοιάζουν με ηχητικά κύματα) και υπερκαινοφανών.

Ωστόσο, υπάρχουν κάποια προβλήματα με το επίπεδο μοντέλο. Οι ασυνέπειες στην ανάλυση του βαρυτικού φακού έχουν κάνει ορισμένους ερευνητές να αναρωτηθούν μήπως παραβλέπουμε μικρές αποκλίσεις. Τέτοιες αποκλίσεις μπορεί να υποδηλώνουν νέα φυσική ή να είναι χαρακτηριστικά της στατιστικής τυχαιότητας των παρατηρήσεών μας.

Μια «κοσμολογική κρίση»; Νέα δεδομένα επαναφέρουν παλιές συζητήσεις

Ορισμένοι από τους ερευνητές έχουν διαφορετικές απόψεις σχετικά με την επιπεδότητα του σύμπαντος. Το 2019 μια μελέτη από τα δεδομένα του διαστημικού παρατηρητηρίου Planck, οι επιστήμονες υπέθεσαν ότι το σύμπαν είναι σχεδόν επίπεδο με ελαφρά θετική καμπυλότητα. Το συμπέρασμα αυτό προκάλεσε αυτό που κάποιοι αποκαλούσαν κοσμολογική διαμάχη, επειδή ερχόταν σε αντίθεση με τα στοιχεία για το επίπεδο σύμπαν που είχαν συγκεντρωθεί εδώ και δεκαετίες.

Το ζήτημα αυτό βασίζεται στον βαρυτικό φακό, που είναι η κάμψη του φωτός από την ύλη. Σύμφωνα με τα δεδομένα του Planck, υπάρχει περισσότερος φακός από ό,τι δείχνει το μοντέλο του επίπεδου σύμπαντος. Τα ευρήματα αυτά θα μπορούσαν να επιβάλουν μια ριζική επανεξέταση της κοσμολογίας, αν τα ευρήματα αυτά είναι ακριβή. Παρ’ όλα αυτά, πολυάριθμοι σκεπτικιστές υποστηρίζουν ότι το αποτέλεσμα είναι ένα στατιστικό τυχαίο γεγονός, προσθέτοντας ότι σε μεταγενέστερες εργασίες, οι οποίες συμπεριέλαβαν πρόσθετα δεδομένα από το Planck και άλλες πηγές, δεν παρατηρήθηκε καμία απόκλιση από την επιπεδότητα.

Παρ’ όλα αυτά, ακόμη και η πιθανότητα ενός κλειστού σύμπαντος είναι πολύ δελεαστική. Τέτοια ευρήματα μας υπενθυμίζουν τα όρια της παρατήρησης: έχουμε τη δυνατότητα να παρατηρήσουμε μόνο ένα μικρό μέρος του σύμπαντος. Αλλά μη νομίζετε ότι αυτό που βρίσκεται πέρα από τον ορίζοντα του ορατού χώρου δεν μπορεί να καμπυλώνεται με τρόπους που τα όργανά μας μπορούν να αντιληφθούν.

Όσον αφορά τις τρέχουσες πληροφορίες, το σύμπαν φαίνεται επίπεδο – τουλάχιστον, όσο τα 93 δισεκατομμύρια έτη φωτός, τα οποία είναι προσβάσιμα. Ωστόσο, νέες εκπλήξεις είναι ακόμη πιθανές καθώς αποκαλύπτονται τα τελευταία δεδομένα.

Είτε το σύμπαν είναι επίπεδο, είτε απλώς ελαφρώς κυρτό, είτε κάτι εντελώς διαφορετικό, οι συζητήσεις αυτές υποδηλώνουν το αναπόφευκτο της αλλαγής σε ένα επιστημονικό πεδίο τόσο επιστημονικό όσο η αστρονομία. Το σωστό σχήμα του σύμπαντος μπορεί να μας διαφεύγει για πάντα, αλλά κάθε ανακάλυψη μας ωθεί πιο κοντά στην κατανόηση της θέσης μας στο απέραντο, μυστηριώδες σύμπαν.