Какво става ако формата на Вселената е извита?

Колкото и убедителна да е една теория, експерименталните данни ще имат последната дума. Наблюденията на ретроградното движение на планетите са били основни за извършената от Коперник революция, при която Слънцето заменя Земята в центъра на Слънчевата система. И необичайната орбита на Меркурий предоставя грандиозно потвърждение на теорията за общата относителност. Всъщност цялото разбиране за Вселената е изградено върху наблюдавани, неочаквани аномалии.

Сега ново изследване на учени от университета в Манчестър, Англия, публикувано в Nature Astronomy, стига до заключение, което може да предизвика криза в космологията – ако бъде потвърдено. Според авторите на изследването, формата на Вселената всъщност може да бъде извита, а не плоска, както се смяташе досега, според тях с вероятност по-голяма от 99%. В извита вселена, независимо в коя посока пътувате, ще се озовете в началната точка – точно като в сфера. Въпреки че Вселената има четири измерения, включително време.

Резултатът се основава на скорошни измервания на космическия микровълнов фон, светлината, останала от Големия взрив, събрана информация и данни от сателита „Планк“. Според теорията на Алберт Айнщайн за общата относителност, масата изкривява пространството и времето около нея. В резултат на това светлинните лъчи очевидно завиват около масивен обект, а не пътуват по права линия – ефект, известен като „гравитационна леща“. През 1919 г. по време на слънчево затъмнение Артър Едингтън успява да покаже, че това е вярно. Той измерва видимото изместване на звездите, причинено от огъването на светлината им около слънцето, което действа като „гравитационна леща“.

В данните от „Планк“ има много повече такива обективи, отколкото би трябвало да има, което означава, че Вселената би могла да съдържа повече тъмна материя – невидима и непозната субстанция – отколкото смятахме досега. В проучването авторите показват, че затворената вселена може да даде физическо обяснение на този ефект, защото тя е в състояние да приюти много повече тъмна материя от плоската вселена. Такава вселена е напълно съвместима с общата относителност.

Не всички космолози обаче са убедени в съществуването на затворена вселена – предишни проучвания сочат, че космосът е по-скоро плосък. И ако сферичната вселена е решение на аномалията на лещите, тогава трябва да се справим с няколко значителни последици. На първо място, трябва да преразгледаме основен крайъгълен камък на космологията – теорията за космологичната инфлация. Инфлацията описва първите моменти след Големия взрив, предсказвайки период на експоненциална експанзия за изначалната Вселена.

Теорията е разработена през последните 40 години, за да обясни защо отдалечените части на Вселената изглеждат еднакви и имат еднаква температура, когато са твърде далеч една от друга, за да са били в контакт. Инфлацията решава проблема, защото означава, че отдалечени региони на Вселената някога са били свързани. Но се смята, че периодът на бързо разрастване разделя тези региони. Ако Вселената е затворена, стандартната инфлация ще се окаже в затруднение. А това означава, че губим нашето стандартно обяснение защо Вселената има структурата, която има.

След като приемем, че Вселената е извита, данните от „Планк“ по същество са в несъгласие с всички останали набори от данни. Всичко това се свежда до истинска криза в космологията, както се казва в новото изследване. Поради тези причини космолозите са предпазливи – и много от тях предпочитат да приписват резултатите на статистически грешки, които ще се разрешат, когато са налични нови данни от бъдещи експерименти.

„Можем ли да бъркаме?“, се питат авторите на новото изследване.
„Със сигурност е възможно да се окажем грешни. Но има една основна причина, според нас, защо тази аномалия не трябва да бъде просто пренебрегвана. Във физиката на частиците откритието трябва да достигне точност от поне пет „сигми“, които да бъдат приети от общността. Тук сме малко над три сигми, така че все още сме ясно под това ниво на приемане. Но докато стандартният модел на физиката на частиците се основава на известна и доказана физика, стандартният космологичен модел се основава на неизвестна физика“.

В момента физическите доказателства за трите стълба на космологията – тъмна материя, тъмна енергия (която кара Вселената да се разширява с ускорена скорост) и инфлация – идват единствено от космологията. Съществуването им може да обясни много астро-физични наблюдения.

Но те не се очакват нито в стандартния модел на физика на частиците, който управлява Вселената на най-малките мащаби, нито в теорията за общата относителност, която действа на големите мащаби. Вместо това тези вещества принадлежат към областта на непознатата физика. Никой никога не е виждал нито тъмна материя, нито тъмна енергия, нито инфлация – в лаборатория или другаде.
И така, докато аномалията във физиката на частиците може да се разглежда като намек, че може да се наложи да се открива напълно нова физика, аномалията в космологията трябва да се разглежда като единственият начин да се хвърли светлина върху напълно непозната физика.

Следователно, най-интересният резултат от новата теория не е, че Вселената изглежда извита, а не плоска, а фактът, че може да ни принуди да пренаредим парчетата от космическия пъзел по съвсем различен от досегашния начин.

Статията е публикувана в изданието The Conversation.