ايتنا – کیهان چه شکلی دارد؟

فیزیکدانان بر این باور هستند که کیهان شکلی مسطح دارد. آنها می‌گویند که شواهد متعددی به کیهان مسطح اشاره دارند: نور باقی مانده از مهبانگ، سرعت انبساط جهان در مکان‌های مختلف، و نحوه «به نظر رسیدن» جهان از زوایای مختلف.

 

دیوید اسپرگل (اخترفیزیکدان نظری و استاد بازنشسته علوم اخترفیزیک در دانشگاه پرینستون)، دهه‌ها شکل جهان را بررسی کرده است.

به گزارش ایتنا و به نقل از لایوساینس، در مطالعه‌ای در سال ۲۰۰۳ که در مجله Astrophysical منتشر شد، اسپرگل بی‌نظمی‌ها را در پس‌زمینه مایکروویو کیهانی (CMB)، نور باقی‌مانده از مهبانگ که توسط کاوشگر ناهمسانگردی مایکروویو ویلکینسون ناسا (WMAP) و بعداً توسط فضاپیمای پلانک از آژانس فضایی اروپا مشاهده شد را اندازه‌گیری کرد.

 

گفتنی است مقدار انرژی مثبت و منفی در کیهان مسطح دقیقاً یکسان است و بنابراین یکدیگر را خنثی می‌کنند. ولی اگر جهان انحنا می‌داشت یکی بیشتر از دیگری بود. اسپرگل می‌گوید: «یک کیهان مسطح با انرژی صفر کاملاً مطابقت دارد».

 

در این مورد، اندازه‌گیری‌های WMAP از نوسانات CMB نشان می‌دهد که جهان هم بی‌نهایت است و هم مسطح. اسپرگل همچنین این اندازه‌گیری‌ها را با اندازه‌گیری‌هایی که توسط فضاپیمای پلانک آژانس فضایی اروپا انجام شده بود، مقایسه کرد. این مقایسه شکل‌های احتمالی جهان را محدودتر ساخت.

 

اسپرگل اظهار می‌دارد: «ما می‌توانیم انحنا را با مقداری عدم قطعیت اندازه بگیریم، بنابراین می‌توانیم بگوییم که انحنا با مقداری عدم قطعیت، برابر با صفر است. با اینکه می‌توانیم عدم قطعیت را کاهش دهیم، اما در بهترین حالت فقط هندسه را محدود می‌کنیم».

 

یکی دیگر از دلایل اسپرگل مبنی بر مسطح بودن کیهان، انبساط سریع آن است که توسط ثابت هابل ثبت شده است. از آنجایی که جهان از لحظه به وجود آمدن به شکل یک توپ فشرده از ماده، شروع به انبساط با سرعت‌های قابل توجهی کرد، تمام این کشش‌ها آن را مسطح، یا حداقل تا حد ممکن نزدیک به حالت تخت کرد.

 

در آنچه به عنوان «چگالی بحرانی» شناخته می‌شود نشان می‌دهد نیز شواهدی مبنی بر مسطح بودن کیهان دیده می‌شود. به گفته دانشگاه فناوری سوینبرن در استرالیا، در چگالی بحرانی، یک کیهان فرضی مسطح خواهد بود و در نهایت (اما پس از مدتی نامحدود) انبساط را متوقف می‌کند.

اگر یک کیهان فرضی چگال‌تر از این می‌بود، در اینصورت مانند یک کره خمیده می‌شد و در نهایت به دلیل گرانشش در خود فرو می‌پاشد. این پدیده پیشنهادی «خردشدن بزرگ» یا Big Crunch نام دارد.

 

اما تمام اندازه‌گیری‌های ما از کیهان واقعی نشان می‌دهند که میزان چگالی آن، دقیقاً زیر چگالی بحرانی است، به این معنی که جهان هم تخت است و هم به طور نامحدود منبسط خواهد شد.

 

با این حال، یکی دیگر از شواهد نشان می‌دهد که کیهان مسطح و همسانگرد است، به این معنی که از هر زاویه یکسان به نظر می‌رسد.

آنتون چودیکین، فیزیکدان مؤسسه تحقیقات هسته‌ای روسیه و همکارانش برای تخمین انحنای کیهان، به داده‌های مربوط به نوسانات در ماده منظم یا «باریونیک» و همچنین مدل‌هایی از چگونگی ایجاد هسته‌های اتمی سنگین‌تر از هیدروژن بلافاصله پس از انفجار بزرگ نگاه کردند.

 

چودیکین می‌گوید: «در هندسه‌های مختلف، ماده و نور به طور متفاوتی تکامل می‌یابند، که به ما امکان می‌دهد شکل سه بعدی جهان را از داده‌های رصد شده استخراج کنیم».