Ce formă are Universul?

53 vizualizări
11 min. de citit
Unde se termină Universul

Teoria relativității generale, sub care spațiul în sine se poate curba, permite universului să ia una din cele trei forme : plat ca o foaie de hârtie, închis ca o sferă sau deschis ca o șa. Această geometrie astronomică nu este o chestiune banală, de ea depinde soarta cosmosului.

După cum spune cosmologul Universității Princeton David Spergel, „Forma Universului ne spune despre trecutul și viitorul său.„ Dacă Universul se va extinde pentru totdeauna sau se va prăbuși în cele din urmă și dacă este finit sau infinit, depinde doar de forma sa.

Pentru o chestiune care se referă la astfel de întrebări mărețe, componentele sale sunt remarcabil de simple. Structura supremă a Universului depinde doar de doi factori: densitatea și rata sa de expansiune.

Univers închis, deschis sau plat?

Aproximativ 68 la sută din univers este energie întunecată și 27 la sută este materie întunecată. Restul este materie normală, adică cea care formează planetele, stelele și alte corpuri. Densitatea Universului se referă la cât de mult din această materie este ambalată într-un volum dat de spațiu.

Dacă densitatea Universului este suficient de mare pentru ca gravitația sa să depășească forța de expansiune, atunci Universul se manifestă sub forma unei sfere. Acesta este cunoscut sub numele de model închis, cu o curbură pozitivă asemănătoare unei sfere. O proprietate uimitoare a acestui univers este că este finit, dar nu are limite.

singuri în Univers

Pe de altă parte, dacă densitatea universului este mică și nu poate opri expansiunea, spațiul se deformează în direcția opusă. Acest lucru ar forma un univers deschis cu o curbură negativă asemănătoare unei șei.

Există, de asemenea, și scenariul Goldilocks, despre care oamenii de știință spun că este cel mai plauzibil. Cele mai multe dovezi cosmologice indică densitatea universului ca fiind corectă– echivalentul a aproximativ șase protoni pe 1,3 metri cubi – și că se extinde în toate direcțiile fără a se curba pozitiv sau negativ. Cu alte cuvinte, Universul este plat.

Plat în 3D

Ce înseamnă totuși un univers plat? Această planeitate nu este genul bidimensional pe care îl întâlnim adesea în viața de zi cu zi. 

Spuneți că stați într-un colț al unei camere pătrate. Mergeți 4 metri de-a lungul peretelui până la colțul următor, apoi rotiți-vă 90 de grade. Mergeți încă 4 metri și rotiți-vă 90 de grade din nou. Faceți acest lucru încă de două ori și vă veți regăsi de unde ați început. Aceasta este geometria euclidiană standard pe care am învățat-o cu toții în liceu și, dacă adăugați încă o dimensiune, veți obține un univers plat.

Dar efectuarea acestui experiment pe un spațiu curbat pozitiv, care este reprezentativ pentru un Univers închis ar crea un rezultat diferit. De data aceasta, începeți de la ecuatorul Pământului și mergeți până la Polul Nord. Apoi, rotiți-vă 90 de grade și mergeți înapoi la ecuator. Întoarceți-vă încă 90 de grade și mergeți înapoi la punctul de plecare. În exemplul Universului plat, este nevoie de patru rotații pentru a reveni de unde ați început, dar doar trei în exemplul Universului închis.

Dacă sunteți (de înțeles) încă confuz, iată un alt exemplu: într-un Univers plat, două rachete care zboară una lângă alta vor rămâne întotdeauna paralele. Acest lucru este diferit de un Univers închis, în care căile acestor două rachete vor diverge, vor călători de-a lungul curburii spațiului și, în cele din urmă, vor circula în jurul lor pentru a se întâlni de unde au început. Și într-un Univers deschis și curbat negativ, rachetele se vor separa și nu se vor mai întâlni niciodată.

„Criză cosmologică”

Cele mai bune indicii despre forma Universului sunt încorporate în fundalul cosmic cu microunde (CMB), lumina ulterioară a Big Bang-ului care radiază spre noi din toate direcțiile. În ultimele câteva decenii, oamenii de știință au măsurat în mod repetat fluctuațiile de temperatură în CMB, efectuând în esență trigonometrie la cea mai mare scară posibilă și nu au găsit aproape deloc curbură.

singuri în Univers

Un Univers plat este o piesă cheie a modelului cosmologic standard, cunoscut și sub numele de modelul materiei întunecate reci Lambda (ΛCDM). ( Λ este litera greacă pentru lambda, denotând energia întunecată.) Dar, la sfârșitul anului 2019, Alessandro Melchiorri, de la Universitatea Sapienza din Roma, și colegii săi au publicat o lucrare în care concluzionează că măsurătorile CMB efectuate de observatorul spațial Planck indică un Univers închis

Aceștia au analizat cât de mult a fost deviată lumina de la CMB de gravitația materiei aflate în calea sa și au descoperit o cifră mai mare decât cea prevăzută de modelul ΛCDM. 

Colaborarea Planck (din care face parte Melchiorri) a detectat o anomalie, dar nu a găsit-o la fel de semnificativă.

Melchiorri recunoaște că „joacă un pic rolul avocatului diavolului”, dar crede că oamenii de știință ar trebui să rămână umili și să nu respingă datele Planck pe deplin. Ideea lui nu este că Universul este închis, în sine, doar că această inconsecvență ne poate spune ceva important. El recunoaște implicațiile acestei afirmații. El și coautorii săi au considerat-o o „criză cosmologică”. „Odată ce îți asumi un Univers închis, este o catastrofă”, spune el, „pentru că există multe seturi de date care încep să fie contradictorii cu datele Planck”.

Plat cât poate vedea ochii

Dacă este adevărat, ar răsturna toate descoperirile astronomice. Dar, în afară de aceste date, nu există niciun motiv pentru a ne îndoi că Universul este plat. Toate celelalte măsurători ale CMB, precum cele efectuate de Atacama Cosmology Telescope (ACT) din Chile și de sonda de anizotropie cu microunde Wilkinson, sunt în concordanță cu planeitatea. Datele din alte surse, mai ales oscilațiile acustice barionice, amprentele lăsate pe galaxii din undele sonore primordiale care au avut loc după Big Bang, sugerează planeitatea.

Într- o lucrare publicată în decembrie , Spergel și alți zeci de cercetători asociați cu ACT și-au combinat propriile date și alte seturi de date cu datele Planck. Ei nu au găsit „nicio dovadă a abaterii de la planeitate, susținând interpretarea că [abaterea Planck] este o fluctuație statistică”. 

Deci, cel puțin deocamdată, Universul pare a fi o coală de hârtie tridimensională. Dar la fel cum Melchiorri nu insistă că este de fapt închis, nu toți oamenii de știință insistă că este de fapt plat. Observațiile noastre sunt, prin definiție, limitate la Universul observabil, așa că s-ar putea să ne lipsească ceva.

Fenomenul obiectelor dispărute

Dacă universul este curbat, totuși, trebuie să fie atât de colosal încât întregul, 93 de miliarde de ani lumină, pe care îl putem vedea nu este o porțiune suficient de mare pentru a dezvălui curbura. Pentru a lua un exemplu de pe Pământ, spune Gratton, ar putea fi ca și cum am sta într-o ceață, incapabili să vedem dincolo de un petec mic și plat de pământ. Dar dincolo de această ceață se poate observa curbura Pământului.  

„Când spunem că Universul este plat”, spune el, „ceea ce spunem este că, puținul Univers, pe care îl vedem, este de fapt plat.”

Nu uita să ne urmărești pagina de Facebook pentru alte articole la fel de interesante.

Previous Story

Cât de inteligenți sunt delfinii?

Next Story

Cum supraviețuiesc plantele în timpul secetei?