Research, Technology

Якої форми наш Всесвіт? І чи може вона бути схожою на пончик?

Яка форма у нашого Всесвіту?Звичні оку зображення стандартної моделі Всесвіту малюють її за аналогією зі стрілою часу, що рухається вперед і має початок – сингулярність. Під гравітаційною сингулярністю вчені розуміють область, де відомі нам закони фізики не працюють. Натомість простір-час розглядається як гладке різноманіття без краю, відправною точкою якої є Великий вибух. Але що саме кажуть астрономи про «форму» Всесвіту? І чи можна назвати її чимось на зразок куба чи сфери? Оскільки загальна теорія відносності (ВТО) припускає існування трьох форм Всесвіту, чи може вона нагадувати… пончик?

Наш Всесвіт може бути не плоским. Але до чого тут пончик?

Є у Всесвіті форма?

Отже, з погляду ОТО Всесвіт може бутиплоскою, замкненою або відкритою. Ці форми легко порівняти з такими об'єктами як сфера, сідло і аркуш паперу. По суті форма Всесвіту визначає, чи буде вона розширюватися вічно чи зрештою зруйнується. А те, яка у неї форма залежить від її щільності та швидкості розширення.

Упродовж десятиліть астрономи намагалисявиміряти природу форми Всесвіту: чи є вона "плоскою" (уявні паралельні лінії залишаться паралельними назавжди), "закритою" (паралельні лінії зрештою перетнуться) або "відкритою" (ці лінії будуть розходитися).

У 1929 році американський астроном Едвін Хабблвстановив, що галактики віддаляються від нас і що вони далі, тим швидше мчать геть. Висновок, який зробили дослідники зі спостережень Хаббла, полягає в тому, що колись усі галактики знаходилися в одній точці. Тієї, що ми називаємо Великим вибухом. Але якщо Всесвіт розширюється все швидше та швидше, то в якому напрямку?

Стандартна модель Всесвіту

Одним із найбільш зручних визначень форм Всесвіту є реліктове випромінювання або космічне мікрохвильове фонове випромінювання. Вважається, що воно виникло незабаром після Великого вибуху і поступово заповнює Всесвіт.

Більше по темі: Чи дізнаємося ми коли-небудь, як з'явився Всесвіт?

За останні десятиліття вчені виміряликоливання температури у реліктовому випромінюванні і виявили так звані теплові та холодні точки. Це означає, що Всесвіт розширюється у всіх напрямках одночасно і є «плоскою», будучи найважливішим компонентом стандартної космологічної моделі.

Всесвіт – дивне місце, і навряд чи в нас вдасться дізнатися, що знаходиться за межею Всесвіту, що спостерігається.

Цьому відповідають проведені спостереження.Вони дозволили встановити, що ми живемо в плоскому всесвіті: паралельні лінії залишаються паралельними, так що наш Всесвіт буде без кінця розширюватися і розширюватися.

Читайте також: Наш Всесвіт – це голограма? І до чого тут чорні дірки?

Геометрія Всесвіту

Описана вище думка не є загальноприйнятою. Деякі дослідники вважають, що отримані ними дані краще узгоджуються із замкненим Всесвітом, оскільки можливо він розширюється не у всіх напрямках. І якщо це справді так, то наш Всесвіт – це замкнута система. І незалежно від форми вона розширюється швидше за швидкість світла.

Але якщо плоскі та відкриті всесвіти продовжувалиб розширюватися вічно, замкнутий всесвіт зрештою зруйнувався б сам собою. У той час як вимірювання вмісту та форми Всесвіту говорять про те, що він плоский, про його топологію ми нічого не знаємо.

Три форми Всесвіту. У якій із них живемо ми?

Тепер давайте припустимо, що Всесвітобертається навколо себе, наче гігантський пончик чи бублик. Якщо ця гіпотеза вірна, то космос скінченний. І він набагато менший, ніж очікувалося. Це також означало б, що наш всесвіт приречений на смерть, а не на нескінченне розширення зовні.

Хочете завжди бути в курсі останніх новин зі світу науки та високих технологій? Підписуйтесь на наш канал новин у Telegram – так ви точно не пропустите нічого цікавого!

Тривимірний пончик

Вивчаючи світло раннього Всесвіту команда астрофізиківдійшла висновку, що космос може бути багатозв'язним, тобто простір замкнутий він у всіх трьох вимірах, як тривимірний бублик. Розробивши безліч комп'ютерних симуляцій того, як виглядало б реліктове випромінювання, якби Всесвіт був тривимірним, то космос з'єднаний сам із собою у всіх трьох вимірах.

Тому необхідно знову провести моделювання та порівняти отримані результати з тим, що ми безпосередньо спостерігаємо, – пишуть вчені.

Представимо Всесвіт, в якому ми могли бнаправити космічний корабель в одному напрямку, але, зрештою, повернутися туди, звідки почали. Якби наш всесвіт був подібний до пончика, то фізики потенційно могли б виміряти його розмір.
Оскільки ми можемо змінити розмір приміщення і повторити цей аналіз, результатом є оптимальний розмір Всесвіту, який найкраще відповідає спостереженням реліктового випромінювання.

Теплове випромінювання раннього Всесвіту може розповісти про нього багато цікавого

реліктове випромінювання - Поступово Всесвіт теплове випромінювання, що виникло в епоху первинної рекомбінації водню.

Головний висновок наукової роботи, опублікованої в 2021 році в журналі Classical and Quantum Gravity, полягає в тому, що кінцевий всесвіт краще відповідає спостереженням, ніж нескінченна модель.

Безумовно, отримані результати єпопередніми. Тому Всесвіт навряд чи є аналогом бублика або пончика, а виявлені вченими коливання температури реліктового випромінювання можна виявитися несправністю наукових інструментів.

Не пропустіть: Що сталося у перші мікросекунди після Великого вибуху?

І все ж уявити, що ми живемо на поверхні гігантського пончика як мінімум кумедно та цікаво. А як ви думаєте, наш Всесвіт плоский чи все ж таки схожий на пончик?