Visums ir šķietami bezgalīga jūra, kas piepildīta ar zvaigznēm, galaktikām un miglājiem. Tajā mēs redzam modeļus un zvaigznājus, kas vēstures gaitā iedvesmojuši stāstus. Bet ir viens kosmiskais modelis, kuru mēs joprojām nesaprotam. Jautājums, kas paliek neatbildēts: kāda ir Visuma forma? Mēs domājām, ka zinām, bet jaunie pētījumi liek domāt citādi, un tas varētu norādīt uz kosmoloģijas krīzi.
Daudzi agrīnie astronomi uzskatīja, ka Visums ir zvaigžņu sfēra, kas norobežo Saules sistēmu un ir vērsta uz fiksētu, nekustīgu Zemi. Bet gadsimtu gaitā astronomi atklāja, ka mūsu saule ir tikai viena no miljardiem galaktikas, un ir neskaitāmas galaktikas, kas izkaisītas miljardiem gaismas gadu kosmosa. Jautājums par radīšanas formu šķita pamatots jautājums. Zvaigznes un galaktikas pastāvēja tukšā telpā. Kāda varētu būt atstarpe, bet tukša audekls: plakana, eiklīdiska un bez struktūras.
Tad 1900. gadu sākumā Alberts Einšteins izstrādāja savu vispārējās relativitātes teoriju. Tajā telpa nebija tukša audekls. Tas varētu saliekties un izstiepties, sagriezties un deformēties, pamatojoties uz masas stāvokli un kustību Visumā. Šīs telpiskās deformācijas novirzīja gaismu un matēriju, radot efektu, ko mēs saucam par gravitāciju. Ar relativitāti telpa varētu iegūt dažādas formas. Tad bija iespējams, ka Visumam ir vispārēja kosmiska forma, tāpat kā Zeme kopumā ir apaļa.
Ļoti plaši runājot, vispārējā relativitāte ļautu Visumam būt vienai no trim formām: plakanai, slēgtai vai atvērtai.
Dzīvoklis ir veids, kā mēs domājam par kosmosu ikdienas dzīvē. Tā ir eiklīda telpa, par kuru mēs mācāmies skolā. Plakana telpa vienmērīgi izplešas visos virzienos, un divi paralēli gaismas stari uz visiem laikiem paliktu paralēli.
Atvērto telpu var iedomāties kā seglu formu. Tas noliecas tādā veidā, ka tas novirzās, kad jūs pagarināt uz āru. Divas gaismas staras, kas sākotnēji bija paralēlas, pakāpeniski izkliedēsies, nedaudz pagriežoties viena no otras, šķērsojot kosmosu.
Slēgtā telpa parasti ir sfēriska. Tas saplūst, paplašinoties, lai paralēli gaismas stari galu galā satiktos un šķērsotu viens otru, tāpat kā garuma līnijas uz Zemes.
Jāpiemin, ka nevienam no tiem nav jāsaskaras ar faktu, ka Visums kopumā paplašinās. Kosmiskā izplešanās nozīmē, ka punkti kosmosā laika gaitā sadalās. Visuma forma nodarbojas ar telpas formu. Sfērisks balons var izplesties, kad tas tiek piepūsts, tāpat kā plakanu gumijas loksni var izstiepties un palikt plakans. Tātad mūsu paplašināmais Visums varētu būt plakans, atvērts vai slēgts.
Tā kā masas klātbūtne ietekmē telpas izliekumu, vispārējā Visuma forma ir atkarīga no vielas vidējā blīvuma tajā. Kopumā relativitātei šo vērtību piešķir blīvuma parametrs, kas ir novērotā blīvuma un “kritiskā blīvuma” attiecība, kas nepieciešama, lai Visums būtu līdzens. Ja blīvuma parametrs ir 1, tad Visums ir plakans. Ja tas ir lielāks par 1, tas ir aizvērts, un ir atvērts, ja blīvuma parametrs ir mazāks par 1. Kosmiskā blīvuma mērījumiem ir konsekventi piešķirta vērtība 1. Uz novērošanas robežām Visums ir plakans, kā mēs jau sen domājam .
Bet ir vēl viens veids, kā izmērīt kosmosa formu, tas ir, aplūkot ļoti tālu esošo objektu šķietamo izmēru. Tas viss atgriežas pie paralēlu gaismas staru izturēšanās. Plakanā Visumā paralēlas līnijas paliek paralēlas, tāpēc gaisma, kas nāk no tālās galaktikas divām pusēm, mūs sasniedz taisnā līnijā. Viņu leņķi attiecībā pret otru paliek nemainīgi, un tāpēc galaktika parādās kā patiesais lielums.
Ja Visums ir atvērts, paralēlas līnijas atšķiras ar attālumu. Tātad gaisma no mūsu tālās galaktikas kļūst vairāk paralēla, kad tā nonāk pie mums. Tas nozīmē, ka galaktika šķistu mazāka, nekā tā ir. Ja Visums ir slēgts, notiek pretējs gaismas saliekums, un galaktika parādītos lielāka nekā tā ir.
Jaunajā dokumentā, kas publicēts 2006 Daba, komanda aplūkoja nevis galaktikas, bet drīzāk svārstības kosmiskā mikroviļņu fona apstākļos (CMB). CMB ir lielā sprādziena atlikušā gaisma, un tā ir vistālākā gaisma, kādu mēs varam redzēt Visumā. Šī iemesla dēļ tā ir gaisma, kuru visvairāk ietekmē Visuma forma. Svārstību skala CMB nosaka tumšās matērijas un tumšās enerģijas daudzums Visumā, ko mēs zinām, tāpēc mēs zinām, cik lielām svārstībām vajadzētu parādīties. Kad komanda analizēja CMB kosmosa kuģa Plank datus, viņi atklāja, ka svārstības bija lielākas, nekā gaidīts. Tas nozīmē, ka ar precizitāti līdz 99% Visums ir slēgts, nevis plakans.
Šis jaunais pētījums ir pretrunā ar daudziem iepriekšējiem pētījumiem, kas parāda, ka Visums ir līdzens. Planka datos var būt sistemātiska kļūda, kas liek visumam izskatīties liektam, taču, ja pētījums ir precīzs, tas norāda uz nepilnību mūsu izpratnē. Pagaidām Visuma forma nav skaidra.
Avots: Planka pierādījumi par slēgtu Visumu un iespējamo kosmoloģijas krīzi, autori: Di Valentino, E., et al.
