kozmos.hr
Jeste li znali?

Je li naš svemir zapravo ‘ravan’?

objavljeno

Svi znamo da je svemir nezamislivo golemo prostranstvo, no znanstvenici ipak imaju pojedine dokaze koji nude odgovor na pitanje kakvog je oblika.

Oblik svemira

Svemir se možda čini bezobličnim jer je tako golem, ali ima oblik koji astronomi mogu promatrati. Dakle, kakvog je oblika? Naime, fizičari misle da je svemir ravan. Nekoliko linija dokaza ukazuje na ovaj ravni svemir – svjetlost preostala od Velikog praska, brzina širenja svemira na različitim lokacijama i način na koji svemir ‘izgleda’ iz različitih kutova.

David Spergel, teorijski astrofizičar i emeritus profesor astrofizičkih znanosti na Sveučilištu Princeton, desetljećima je ispitivao oblik svemira. U studiji iz 2003. godine objavljenoj u časopisu The Astrophysical Journal, Spergel je mjerio nepravilnosti u kozmičkom mikrovalnom pozadinskom zračenju (Cosmic microwave background ili CMB), svjetlosti preostaloj od Velikog praska, koju je promatrala NASA-ina Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) i kasnije letjelica Planck Europske svemirske agencije.

Količine pozitivne i negativne energije u ravnom svemiru potpuno su iste i stoga se međusobno poništavaju. Da svemir ima zakrivljenost, jedna bi bila viša od druge – „Ravan svemir odgovara svemiru s nultom energijom”, rekao je Spergel.

Postoje li temeljni problemi u našem razumijevanju svemira?

Mjerenja i dokazi

U ovom slučaju, WMAP mjerenja CMB fluktuacija sugeriraju da je svemir i beskonačan i ravan. Spergel je također usporedio ta mjerenja s onima koje je napravila ESA-ina svemirska letjelica Planck, što je dodatno ograničilo moguće oblike koje bi svemir mogao poprimiti. „Možemo mjeriti zakrivljenost s određenom nesigurnošću, tako da možemo reći da je zakrivljenost jednaka nuli s određenom nesigurnošću. Iako možemo smanjiti nesigurnost, samo u najboljem slučaju ograničavamo geometriju,“ pojasnio je Spergel.

Još jedan razlog zašto je Spergel siguran da je svemir ravan je njegovo brzo širenje, što je uhvaćeno tzv. Hubbleovom konstantom. Budući da je svemir prešao put od nastanka (kao kompaktne kugle materije) do širenja prema van nevjerojatnim brzinama, sve to istezanje ga je učinilo ravnim, ili barem što je više moguće ravnim.

Dokazi za ‘ravnost’ svemira također se pojavljuju u onome što je poznato kao kritična gustoća. Pri kritičnoj gustoći hipotetski bi svemir bio ravan i na kraju bi se prestao širiti, ali tek nakon beskonačnog vremena. Da je hipotetski svemir gušći od ovoga, bio bi zakrivljen poput sfere i na kraju bi se urušio sam u sebe zbog svoje gravitacije (a predloženi fenomen poznat je kao „Veliki slom“).

Tek teza…ili?

Sva mjerenja našeg svemira sugeriraju da je tik ispod kritične gustoće, što znači da je svemir ravan i da će se širiti unedogled. Još jedan dokaz ukazuje na to da je svemir ravan – naime, izotropan je, što znači da izgleda isto iz svakog kuta. Anton Chudaykin, fizičar na Institutu za nuklearna istraživanja u Rusiji, i njegovi kolege procijenili su zakrivljenosti svemira gledajući podatke o oscilacijama u regularnoj materiji, kao i modele koji objašnjavaju kako su atomske jezgre teže od vodika stvorene ubrzo nakon Velikog praska.

„U različitim geometrijama, materija i svjetlost različito evoluiraju, što nam omogućuje izvlačenje trodimenzionalnog oblika svemira iz podataka promatranja,“ pojasnio je Chudaykin. Istraživanje, objavljeno u časopisu Physical Review D, otkrilo je da je svemir ravan s marginom točnosti od 0,2%. „Podatci koje smo prikupili pokazuju da je prostorna zakrivljenost u skladu s nulom. To implicira da je naš svemir unutar statističke nesigurnosti beskonačan,“ zaključili su autori studije.

Nešto se neobično događa na rubu Sunčevog sustava

Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram

t.me/kozmoshr

Izvori:

Anton Chudaykin et al., „Constraints on the curvature of the Universe and dynamical dark energy from the full-shape and BAO dana,“ Physical Review D (2021).

D. N. Spergel et al., „First-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP)* Observations: Determination of Cosmological Parameters,“ The Astrophysical Journal (2003).

Elizabeth Rayne (13. studenoga 2022.), „What is the shape of the universe?,“ livescience.com (pristup 14. studenoga 2022).

 

Pratite Kozmos na Google Vijestima.