Všechno, o čem si myslíme, že víme o tvaru vesmíru, může být špatné. Podle nové studie může být náš vesmír namísto plochého jako prostěradlo zakřivený, jako masivní nafouknutý balón.
To je výsledek nového příspěvku zveřejněného dnes (4. listopadu) v časopise Nature Astronomy, který se dívá na data z kosmického mikrovlnného pozadí (CMB), slabé ozvěny Velkého třesku. Ale ne každý je přesvědčen; nová zjištění založená na údajích zveřejněných v roce 2018 jsou v rozporu s oběma lety konvenční moudrosti a další nedávnou studií založenou na stejném souboru údajů CMB.
Pokud je vesmír zakřivený, podle nového papíru se jemně zakřiví. Toto pomalé ohýbání není důležité pro pohyb po našich životech, sluneční soustavě nebo dokonce naší galaxii. Ale cestujte za to všechno, mimo naše galaktické okolí, daleko do hluboké temnoty a nakonec - pohybujte se po přímce - budete se kolem smyčky a skončit hned tam, kde jste začali. Kosmologové nazývají tuto myšlenku „uzavřeným vesmírem“. Chvíli to bylo, ale neodpovídá existujícím teoriím o tom, jak vesmír funguje. Takže to bylo z velké části odmítnuto ve prospěch „plochého vesmíru“, který se rozprostírá bez hranic ve všech směrech a neuzavírá se kolem sebe. Nyní anomálie v údajích z dosud nejlepšího měření CMB nabízí spolehlivé (ale ne zcela přesvědčivé) důkazy o tom, že vesmír je koneckonců uzavřen, podle autorů: kosmolog University of Manchester Eleonora Di Valentino, kosmolog z University of Rome Alessandro Melchiorri a kosmolog Johns Hopkins University Joseph Silk.
Rozdíl mezi uzavřeným a otevřeným vesmírem je trochu jako rozdíl mezi nataženým plochým listem a nafouknutým balónkem, řekl Melchiorri Live Science. V obou případech se celá věc rozšiřuje. Když se list roztahuje, každý bod se pohybuje od všech ostatních bodů v přímce. Když se balón nafoukne, každý bod na jeho povrchu se dostane dále od všech ostatních bodů, ale zakřivení balónku komplikuje geometrii tohoto pohybu.
„To například znamená, že pokud máte dva fotony a cestují paralelně v uzavřeném vesmíru, setkají se,“ řekl Melchiorri.
V otevřeném, plochém vesmíru by fotony, které zůstaly nerušené, putovaly po svých paralelních kurzech, aniž by se vzájemně ovlivňovaly.
Konvenční model inflace vesmíru, řekl Melchiorri, naznačuje, že vesmír by měl být plochý. Převinout expanzi vesmíru až na začátek, až do prvních 0,000000000000000000000000001001 sekund po Velkém třesku, podle tohoto modelu, a uvidíte okamžik neuvěřitelné exponenciální expanze, když prostor vyrostl z nekonečného bodu, ve kterém byl začal. A fyzika této superrychlé expanze ukazuje na plochý vesmír. To je první důvod, proč většina odborníků věří, že vesmír je plochý, řekl. Pokud vesmír není plochý, musíte „jemně doladit“ fyziku tohoto prvotního mechanismu, aby bylo vše v pořádku - a v procesu opakovat nespočet dalších výpočtů, řekl Melchiorri.
Ale to by nakonec mohlo být nutné, autoři psali v nové studii.
Je to proto, že v CMB je anomálie. CMB je nejstarší věc, kterou vidíme ve vesmíru, vyrobená z okolního mikrovlnného světla, které zabírá veškerý prostor, když blokujete hvězdy a galaxie a další interference. Je to jeden z nejdůležitějších zdrojů dat o historii a chování vesmíru, protože je tak stará a tak rozšířená po celém vesmíru. A podle nejnovějších údajů se ukazuje, že v CMB je podstatně více „gravitačních čoček“, než se očekávalo - což znamená, že gravitace vypadá, že ohýbá mikrovlny CMB více, než může vysvětlit stávající fyzika.
Data, ze kterých tým čerpá, pocházejí z vydání z roku 2018 z experimentu Planck - Evropské kosmické agentury (ESA), který mapuje CMB podrobněji než kdykoli předtím. (Nová data budou zveřejněna v nadcházejícím čísle časopisu Astronomy & Astrophysics a jsou nyní k dispozici na webových stránkách ESA. Di Valentino i Melchiorri byli také součástí tohoto úsilí.)
Abychom vysvětlili, že extra čočka, Planck Collaboration právě řešila další proměnnou, kterou vědci nazývají „A_lens“, k modelu skupiny formace vesmíru: „To je něco, co tam dáte ručně, snažíte se vysvětlit, co Neexistuje žádná souvislost s fyzikou, “řekla Melchiorri, což znamená, že v Einsteinově teorii relativity není žádný parametr A_lens. „Zjistili jsme, že A_lens můžete vysvětlit pozitivně zakřiveným vesmírem, což je mnohem fyzičtější interpretace, kterou můžete vysvětlit pomocí obecné relativity.“
Melchiorri zdůraznil, že interpretace jeho týmu není přesvědčivá. Podle výpočtů skupiny Planck data ukazují na uzavřený vesmír se standardní odchylkou 3,5 sigma (statistické měření, což znamená asi 99,8% jistotu, že výsledek není způsoben náhodnou náhodou). To je docela málo z 5 sigma standardních fyziků, které obvykle hledají, než zavolá nápad potvrzený.
Někteří kosmologové však uvedli, že existuje ještě více důvodů, proč být skeptičtí.
Andrei Linde, kosmolog na Stanfordské univerzitě, řekl Live Science, že dokument Nature Astronomy nezohlednil další důležitý dokument, publikovaný do databáze arXiv 1. října (Tento dokument ještě nebyl publikován v recenzovaném časopise. )
V tomto článku se kosmologové University of Cambridge George Efstathiou a Steven Gratton, kteří oba také pracovali na spolupráci Planck Collaboration, podívali na užší podmnožinu dat než na knihu Nature Astronomy. Jejich analýza také podporovala zakřivený vesmír, ale s mnohem menší statistickou důvěrou než Di Valentino, Melchiorri a Silk zjistili, že se dívají na větší část Planckových dat. Když se Efstathiou a Graton podívali na data společně se dvěma dalšími existujícími datovými soubory z raného vesmíru, zjistili, že celkově to svědčí o plochém vesmíru.
Když se Melchiorri zeptal na papír Efstathiou a Gratton, ocenil pečlivé zpracování práce. Ale řekl, že duoova analýza vychází z příliš malého segmentu Planckových dat. A poukázal na to, že jejich výzkum je založen na modifikované (a teoreticky vylepšené) verzi Planckových dat - nikoli na souboru veřejných dat, který prověřilo více než 600 fyziků.
Linde poukázala na tuto reanalýzu jako na znamení, že Efstathiouova a Grattonova práce byla založena na lepších metodách.
Efstathiou požádal, aby nebyl přímo citován, ale v e-mailu společnosti Live Science zdůraznil, že pokud by byl vesmír zakřivený, vyvolalo by to řadu problémů - v rozporu s jinými soubory dat z raného vesmíru a vytvořením nesrovnalostí v pozorované míře vesmíru expanze mnohem horší. Gratton řekl, že souhlasil.
Melchiorri také souhlasil s tím, že model uzavřeného vesmíru by pro fyziku vyvolal řadu problémů.
„Nechci říkat, že věřím v uzavřený vesmír,“ řekl. "Jsem trochu neutrálnější. Řekl bych, počkejme na data a na to, co nová data řeknou. Věřím, že nyní existuje nesrovnalost, že musíme být opatrní a pokusit se najít, co je což způsobuje tento rozpor. ““
