Всичко, което мислим, че знаем за формата на Вселената, може да е грешно. Вместо да бъде плоска като покривка, нашата Вселена може да бъде извита, като масивен, надут балон, според ново проучване.
Това е резултатът от нов документ, публикуван днес (4 ноември) в списанието Nature Astronomy, който разглежда данни от космическия микровълнов фон (CMB), слабото ехо на Големия взрив. Но не всички са убедени; новите констатации, базирани на данни, публикувани през 2018 г., противоречат на двете години на конвенционалната мъдрост и на друго скорошно проучване, базирано на същия този набор от данни за CMB.
Ако вселената е извита, според новата хартия, тя се извива леко. Това бавно огъване не е важно за придвижване около нашия живот, или слънчевата система, или дори нашата галактика. Но пътувайте отвъд всичко това, извън нашия галактически квартал, далеч в дълбоката чернота и в крайна сметка - движейки се по права линия - ще се въртите наоколо и ще свършите точно там, откъдето сте започнали. Космолозите наричат тази идея „затворена вселена“. Това е известно време, но не се вписва в съществуващите теории за това как работи Вселената. Така че до голяма степен е отхвърлена в полза на "плоска вселена", която се простира без граници във всяка посока и не се върти около себе си. Сега, аномалията в данните от най-доброто досега измерване на CMB предлага солидни (но не абсолютно убедителни) доказателства, че Вселената е затворена в края на краищата, според авторите: космологът от Манчестър от Университета Елеонора Ди Валентино, космологът на Римския университет Сапиенца Алесандро Мелхиори и космологът от университета Джон Хопкинс Джоузеф Силк.
Разликата между затворена и отворена вселена малко прилича на разликата между опънат плосък лист и надут балон, каза Мелхиори пред Live Science. И в двата случая цялото нещо се разширява. Когато листът се разширява, всяка точка се отдалечава от всяка друга точка по права линия. Когато балонът се надуе, всяка точка на повърхността му се отдалечава от всяка друга точка, но кривината на балона прави геометрията на това движение по-сложна.
"Това означава например, че ако имате два фотона и те пътуват успоредно в затворена вселена, те ще се срещнат", каза Мелхиори.
В открита, плоска вселена фотоните, оставени необезпокоявани, щяха да пътуват по паралелните си курсове, без изобщо да взаимодействат.
Конвенционалният модел на инфлацията във Вселената, каза Мелхиори, предполага, че Вселената трябва да бъде плоска. Пренавийте разширяването на пространството до началото, до първите 0,0000000000000000000000001 секунди след Големия взрив, според този модел, и ще видите момент на невероятно, експоненциално разширение, когато пространството се разраства от онази безкрайно малка точка, в която то започна. А физиката на това свръхбързо разширение насочва към плоска вселена. Това е първата причина, поради която повечето експерти смятат, че Вселената е плоска, каза той. Ако Вселената не е плоска, трябва да „прецизирате“ физиката на този първичен механизъм, за да може всичко да се съчетае заедно и да извършите безброй други изчисления в процеса, каза Мелхиори.
Но това може да се окаже необходимо, авторите писаха в новото проучване.
Това е така, защото има аномалия в CMB. CMB е най-старото нещо, което виждаме във Вселената, изградено от околна микровълнова светлина, което задушава цялото пространство, когато блокирате звездите и галактиките и други смущения. Това е един от най-важните източници на данни за историята и поведението на Вселената, защото е толкова стар и толкова разпространен в пространството. И се оказва, че според последните данни има значително повече „гравитационно обективиране“ на CMB от очакваното - което означава, че гравитацията изглежда огъва микровълните на CMB повече, отколкото съществуващата физика може да обясни.
Данните, които екипът черпи, идват от съобщение за 2018 г. от експеримента Planck - експеримент на Европейската космическа агенция (ESA), който да картографира CMB по-подробно от всякога. (Новите данни ще бъдат публикувани в следващ брой на списание Astronomy & Astrophysics и са достъпни сега на уебсайта на ESA. И Ди Валентино, и Мелхиори също бяха част от това усилие.)
За да обясни това допълнително обективиране, сътрудничеството на Планк току-що се е заело с допълнителна променлива, която учените наричат „A_lens“, към модела на групата на образуването на вселената, „Това е нещо, което поставяте там на ръка, опитвайки се да обясните какво виждате. Няма връзка с физиката ", каза Мелхиори, което означава, че в теорията на относителността на Айнщайн няма параметър A_lens. "Това, което открихме, е, че можете да обясните A_lens с положително извита вселена, което е много по-физическа интерпретация, която можете да обясните с обща относителност."
Мелхиори посочи, че интерпретацията на неговия екип не е категорична. Според изчисленията на групата, данните на Планк сочат към затворена вселена със стандартно отклонение от 3,5 сигма (статистическо измерване, което означава около 99,8% увереност, че резултатът не се дължи на случаен шанс). Това е много малко от стандартните физици от 5 сигма, които обикновено търсят, преди да извикат потвърдена идея.
Но някои космолози казаха, че има още повече причини да бъдат скептични.
Андрей Линде, космолог от Станфордския университет, каза на Live Science, че хартията Nature Astronomy не успя да вземе предвид друга важна книга, публикувана в базата данни на arXiv на 1 октомври (тази книга все още не е публикувана в рецензиран журнал. )
В тази статия космолозите от Университета в Кеймбридж Джордж Ефстатиу и Стивън Гратън, които също са работили върху сътрудничеството на Планк, разгледаха по-тесен подмножество от данни, отколкото хартията за природна астрономия. Техният анализ също подкрепя кривата вселена, но с много по-малко статистическа увереност, отколкото Ди Валентино, Мелхиори и Силк откриват, че разглеждат по-голям сегмент от данните на Планк. Въпреки това, когато Ефстатиу и Гратон разгледаха данните заедно с два други съществуващи набора от данни от ранната Вселена, те откриха, че като цяло доказателствата сочат към плоска вселена.
Попитан за хартията Efstathiou и Gratton, Мелхиори похвали внимателното отношение към работата. Но той каза, че анализът на дуета разчита на твърде малък сегмент от данните на Планк. И посочи, че изследванията им се основават на модифицирана (и на теория подобрена) версия на данните на Планк - а не на публичните данни, които са изследвали повече от 600 физици.
Линде посочи тази анализа като знак, че книгата на Ефстатиу и Гратън се основава на по-добри методи.
Ефстатиу поиска да не се цитира директно, но посочи в имейл до Live Science, че ако Вселената е извита, това би породило редица проблеми - противоречи на тези други масиви от данни от ранната Вселена и правейки несъответствия в наблюдаваната скорост на Вселената разширяване много по-лошо. Гратън каза, че се съгласява.
Мелхиори също се съгласи, че моделът на затворената вселена ще породи редица проблеми на физиката.
"Не искам да казвам, че вярвам в затворена вселена", каза той. "Аз съм малко по-неутрален. Бих казал, нека изчакаме данните и какво ще кажат новите данни. Това, което вярвам, е, че сега има разминаване, че трябва да бъдем внимателни и да се опитаме да намерим какво е създавайки това несъответствие. "
