كل شيء نعتقد أننا نعرفه عن شكل الكون قد يكون خاطئًا. وفقًا لدراسة جديدة ، بدلاً من أن يكون مسطحًا مثل ملاءة سرير ، قد يكون كوننا منحنيًا ، مثل بالون ضخم ومنتفخ.
هذه هي النتيجة النهائية لورقة جديدة نشرت اليوم (4 نوفمبر) في مجلة Nature Astronomy ، والتي تبحث في البيانات من خلفية الميكروويف الكونية (CMB) ، الصدى الخافت للانفجار الكبير. و لكن ليس الكل مقتنع؛ تتعارض النتائج الجديدة ، بناءً على البيانات التي تم إصدارها في عام 2018 ، مع كل من سنوات الحكمة التقليدية ودراسة حديثة أخرى تستند إلى نفس مجموعة بيانات CMB.
إذا كان الكون منحنيًا ، وفقًا للورقة الجديدة ، فإنه ينحني برفق. هذا الانحناء البطيء ليس مهمًا للتحرك حول حياتنا ، أو النظام الشمسي ، أو حتى مجرتنا. لكن السفر وراء كل ذلك ، خارج جوارنا المجري ، بعيدًا جدًا إلى السواد العميق ، وفي النهاية - تتحرك في خط مستقيم - سوف تدور حولك وتنتهي إلى حيث بدأت. يسمي علماء الكون هذه الفكرة بـ "الكون المغلق". لقد كان موجودًا لبعض الوقت ، لكنه لا يتناسب مع النظريات الحالية حول كيفية عمل الكون. لذلك تم رفضه إلى حد كبير لصالح "الكون المسطح" الذي يمتد بدون حدود في كل اتجاه ولا يدور حول نفسه. الآن ، شذوذ في البيانات من أفضل قياس لـ CMB على الإطلاق يقدم دليلًا قويًا (ولكن ليس نهائيًا تمامًا) على أن الكون مغلق بعد كل شيء ، وفقًا للمؤلفين: عالم الكونيات بجامعة مانشستر إليونورا دي فالنتينو ، عالم الكونيات بجامعة سابينزا في روما اليساندرو ميلشيوري وعلم الكونيات في جامعة جونز هوبكنز جوزيف سيلك.
قال Melchiorri لـ Live Science إن الفرق بين كون مغلق ومفتوح يشبه إلى حد ما الفرق بين ورقة مسطحة ممدودة وبالون منتفخ. في كلتا الحالتين ، كل شيء يتوسع. عندما تتمدد الورقة ، تتحرك كل نقطة بعيدًا عن كل نقطة أخرى في خط مستقيم. عندما يتم نفخ البالون ، فإن كل نقطة على سطحه تبتعد عن كل نقطة أخرى ، لكن انحناء البالون يجعل هندسة هذه الحركة أكثر تعقيدًا.
وقال ميلشيوري: "هذا يعني ، على سبيل المثال ، أنه إذا كان لديك فوتونان ويسافران بالتوازي في عالم مغلق ، فسوف يلتقيان".
في عالم مفتوح ومسطح ، ستسافر الفوتونات ، التي تُركت دون عائق ، على طول مساراتها الموازية دون أن تتفاعل.
قال ميلشيوري إن النموذج التقليدي لتضخم الكون يشير إلى أن الكون يجب أن يكون مسطحا. قم بإرجاع توسيع المساحة طوال الطريق إلى البداية ، إلى أول 0.0000000000000000000000001 ثانية بعد الانفجار الكبير ، وفقًا لهذا النموذج ، وسترى لحظة من التوسع الأسي المذهل مع نمو الفضاء من تلك النقطة اللامتناهية التي بدأ. وتشير فيزياء ذلك التمدد فائق السرعة إلى كون مسطح. وقال إن هذا هو السبب الأول الذي يجعل معظم الخبراء يعتقدون أن الكون مسطح. قال ميلشيوري: إذا لم يكن الكون مسطحًا ، فعليك "ضبط" فيزياء تلك الآلية البدائية لجعلها تتناسب مع بعضها - وإعادة حسابات أخرى لا تحصى في هذه العملية.
وكتب المؤلفون في الدراسة الجديدة ، لكن هذا قد يكون ضروريًا في نهاية المطاف.
هذا بسبب وجود شذوذ في CMB. إن CMB هو أقدم شيء نراه في الكون ، وهو مصنوع من ضوء الميكروويف المحيط الذي يشبع كل المساحة عندما تحجب النجوم والمجرات والتداخلات الأخرى. إنها واحدة من أهم مصادر البيانات حول تاريخ الكون وسلوكه ، لأنها قديمة جدًا ومنتشرة في جميع أنحاء الفضاء. وتبين ، وفقًا لأحدث البيانات ، أن هناك أكثر بكثير من "عدسة الجاذبية" لـ CMB مما هو متوقع - مما يعني أن الجاذبية تبدو وكأنها تنحني الموجات الدقيقة من CMB أكثر مما يمكن للفيزياء الحالية تفسيره.
البيانات التي يعتمد عليها الفريق تأتي من إصدار 2018 من تجربة Planck - تجربة وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) لتعيين CMB بتفصيل أكثر من أي وقت مضى. (سيتم نشر البيانات الجديدة في العدد القادم من مجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية وهي متاحة الآن على موقع وكالة الفضاء الأوروبية على الإنترنت. وكان كل من Di Valentino و Melchiorri جزءًا من هذا الجهد أيضًا.)
لشرح هذه العدسة الإضافية ، تناول تعاون بلانك للتو متغيرًا إضافيًا ، والذي يسميه العلماء "A_lens" ، لنموذج المجموعة لتكوين الكون ، "هذا شيء تضعه هناك يدويًا ، محاولًا شرح ما قال Melchiorri ، مما يعني أنه لا توجد معلمة A_lens في نظرية النسبية لأينشتاين. "ما وجدناه هو أنه يمكنك تفسير A_lens بكون منحني بشكل إيجابي ، وهو تفسير أكثر جسديًا يمكنك تفسيره بالنسبية العامة."
وأشار ملكيوري إلى أن تفسير فريقه ليس نهائيًا. وفقًا لحسابات المجموعة ، تشير بيانات بلانك إلى كون مغلق مع انحراف معياري يبلغ 3.5 سيغما (مقياس إحصائي يعني ثقة بنسبة 99.8٪ من أن النتيجة ليست بسبب فرصة عشوائية). هذا أقل بكثير من 5 علماء سيجما القياسيين الذين يبحثون عنه عادةً قبل استدعاء فكرة مؤكدة.
لكن بعض علماء الكونيات قالوا إن هناك المزيد من الأسباب للشك.
أخبر Andrei Linde ، عالم الكونيات في جامعة ستانفورد ، Live Science أن ورقة Nature Astronomy فشلت في مراعاة ورقة مهمة أخرى ، تم نشرها في قاعدة بيانات arXiv في 1 أكتوبر. (لم يتم نشر هذه الورقة بعد في مجلة تمت مراجعتها من قبل النظراء. )
في تلك الورقة ، نظر علماء الكونيات في جامعة كامبريدج جورج إفستاتيو وستيفن غراتون ، اللذان عملوا أيضًا في تعاون بلانك ، في مجموعة فرعية أضيق من البيانات من ورقة الطبيعة لعلم الفلك. دعم تحليلهم أيضًا عالمًا منحنيًا ، ولكن بثقة إحصائية أقل بكثير من Di Valentino و Melchiorri و Silk وجدوا النظر في شريحة أكبر من بيانات Planck. ومع ذلك ، عندما نظر إفستاثيو وجراتون في البيانات مع مجموعتي بيانات موجودتين أخريين من الكون المبكر ، وجدوا أنه بشكل عام ، أشارت الأدلة إلى كون مسطح.
ورداً على سؤال حول ورقة إفستاثيو وجراتون ، أشاد ميلشيوري بالعلاج الدقيق للعمل. لكنه قال إن تحليل الثنائي يعتمد على جزء صغير جدًا من بيانات بلانك. وأشار إلى أن بحثهم يستند إلى نسخة معدلة (ومن الناحية النظرية) لبيانات بلانك - وليس مجموعة البيانات العامة التي فحصها أكثر من 600 فيزيائي.
وأشار ليند إلى أن إعادة التحليل هذه علامة على أن ورقة إفستاثيو وجراتون كانت تعتمد على طرق أفضل.
طلب إفستاثيو عدم ذكر الاقتباس مباشرة ، لكنه أشار في رسالة بالبريد الإلكتروني إلى Live Science إلى أنه إذا كان الكون منحنيًا ، فسيثير عددًا من المشاكل - مما يتعارض مع مجموعات البيانات الأخرى من الكون المبكر ويحدث تناقضات في المعدل الملاحظ للكون التوسع أسوأ بكثير. قال جراتون إنه وافق.
وافق Melchiorri أيضًا على أن نموذج الكون المغلق سيثير عددًا من المشاكل للفيزياء.
قال: "لا أريد أن أقول إنني أؤمن بكون مغلق". "أنا أكثر حيادية إلى حد ما. أود أن أقول ، دعنا ننتظر البيانات وما ستقوله البيانات الجديدة. أعتقد أن هناك تناقضًا الآن ، علينا أن نكون حذرين ونحاول العثور على ما هو ينتج هذا التناقض ".
