จักรวาลเป็นทะเลที่ไม่มีที่สิ้นสุดซึ่งเต็มไปด้วยดวงดาวกาแลคซีและเนบิวล่า ในนั้นเราจะเห็นรูปแบบและกลุ่มดาวที่เป็นแรงบันดาลใจเรื่องราวตลอดประวัติศาสตร์ แต่มีรูปแบบจักรวาลหนึ่งแบบที่เรายังไม่เข้าใจ คำถามที่ยังไม่ได้รับคำตอบ: รูปร่างของจักรวาลคืออะไร? เราคิดว่าเรารู้ แต่การวิจัยใหม่แสดงให้เห็นเป็นอย่างอื่นและอาจชี้ไปที่วิกฤตในจักรวาลวิทยา
นักดาราศาสตร์ยุคแรกหลายคนคิดว่าเอกภพเป็นทรงกลมของดาวล้อมรอบระบบสุริยจักรวาลและมีศูนย์กลางอยู่ที่โลกที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลง แต่นักดาราศาสตร์ตลอดหลายศตวรรษที่ผ่านมาพบว่าดวงอาทิตย์ของเราเป็นเพียงหนึ่งในพันล้านดวงในกาแลคซีและมีกาแลคซีนับไม่ถ้วนกระจายอยู่ทั่วพื้นที่เป็นพันล้านปีแสง คำถามเกี่ยวกับรูปร่างของการทรงสร้างดูเหมือนเป็นจุดที่สงสัย มีดาวและกาแลคซีอยู่ในอวกาศ พื้นที่อาจเป็นอะไรได้ แต่ผ้าใบเปล่า: แบนยูคลิเดียนและไร้โครงสร้าง
จากนั้นในช่วงต้นทศวรรษ 1900 อัลเบิร์ตไอน์สไตน์พัฒนาทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขา ในนั้นพื้นที่ไม่ได้เป็นผืนผ้าใบที่ว่างเปล่า มันสามารถโค้งงอและยืดบิดและทำให้เสียรูปร่างโดยขึ้นอยู่กับตำแหน่งและการเคลื่อนที่ของมวลในเอกภพ การเสียรูปเชิงพื้นที่เหล่านี้ทำให้แสงและสสารเบี่ยงเบนทำให้เกิดผลกระทบที่เราเรียกว่าแรงโน้มถ่วง สัมพัทธภาพพื้นที่สามารถใช้กับรูปร่างที่แตกต่างกัน มันเป็นไปได้แล้วที่จักรวาลจะมีรูปร่างโดยรวมของจักรวาลเช่นเดียวกับโลกโดยรวม
ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปในวงกว้างจะทำให้เอกภพมีรูปร่างหนึ่งในสามรูปแบบ: แบนปิดหรือเปิด
แฟลตเป็นวิธีที่เราคิดถึงพื้นที่ในชีวิตประจำวันของเรา มันเป็นพื้นที่แบบยุคลิดที่เราเรียนรู้เกี่ยวกับในโรงเรียน พื้นที่ราบขยายไปทุกทิศทางอย่างเท่าเทียมกันและลำแสงคู่ขนานของแสงจะคงอยู่ตลอดไป
สามารถจินตนาการได้ว่าพื้นที่เปิดโล่งเป็นรูปทรงอาน มันโค้งงอในลักษณะที่มันเบี่ยงเบนเมื่อคุณขยายออกไปด้านนอก ลำแสงแรกที่ขนานกันจะค่อยๆแยกห่างออกไปเล็กน้อยหันเหออกจากกันและกันเล็กน้อยขณะที่พวกเขาสำรวจจักรวาล
พื้นที่ปิดโดยทั่วไปเป็นทรงกลม มันมาบรรจบกันในขณะที่มันขยายดังนั้นลำแสงคู่ขนานในที่สุดก็จะได้พบและข้ามซึ่งกันและกันเช่นเส้นลองจิจูดบนโลก
มันควรจะกล่าวว่าสิ่งเหล่านี้ไม่ได้เกี่ยวข้องกับความจริงที่ว่าจักรวาลโดยรวมกำลังขยายตัว การขยายตัวของจักรวาลหมายความว่าจุดต่าง ๆ ในอวกาศกระจายออกไปตามกาลเวลา รูปร่างของเอกภพเกี่ยวข้องกับรูปร่างของอวกาศ บอลลูนทรงกลมสามารถขยายตัวได้เนื่องจากพองตัวเช่นเดียวกับแผ่นยางแบนที่สามารถยืดและคงรูปได้ ดังนั้นจักรวาลที่กำลังขยายตัวของเราอาจแบนเปิดหรือปิด
เนื่องจากความโค้งของอวกาศได้รับผลกระทบจากการปรากฏตัวของมวลดังนั้นรูปร่างโดยรวมของจักรวาลจึงขึ้นอยู่กับความหนาแน่นเฉลี่ยของสสารภายใน โดยทั่วไปทฤษฏีสัมพัทธภาพค่านี้จะได้รับจากพารามิเตอร์ความหนาแน่นซึ่งเป็นอัตราส่วนของความหนาแน่นที่สังเกตได้กับ "ความหนาแน่นวิกฤต" ที่จำเป็นสำหรับจักรวาลที่จะต้องแบน หากพารามิเตอร์ความหนาแน่นเป็น 1 แสดงว่าเอกภพนั้นแบน ถ้ามันมากกว่า 1 มันถูกปิดและมันเปิดถ้าพารามิเตอร์ความหนาแน่นน้อยกว่า 1 การวัดความหนาแน่นของจักรวาลได้ให้ค่า 1 อย่างต่อเนื่องจนถึงข้อ จำกัด ของการสังเกตจักรวาลแบนเนื่องจากเราสงสัยมานาน .
แต่มีวิธีอื่นในการวัดรูปร่างของเอกภพและนั่นคือการดูขนาดที่ชัดเจนของวัตถุที่อยู่ห่างไกลมาก ทุกอย่างกลับมาพร้อมกับพฤติกรรมของลำแสงขนาน ในเอกภพที่แบนราบเส้นขนานนั้นอยู่ขนานกันดังนั้นแสงที่มาจากกาแลคซีไกลโพ้นจึงมาถึงเราเป็นเส้นตรง มุมของสัมพัทธ์ซึ่งกันและกันอยู่เหมือนกันดังนั้นกาแลคซีจึงปรากฏตามขนาดที่แท้จริง
หากเอกภพเปิดออกเส้นขนานจะเบี่ยงเบนไปตามระยะทาง ดังนั้นแสงจากกาแลคซีที่ห่างไกลของเราจึงขนานกันมากขึ้นเมื่อมันมาถึงเรา นี่หมายถึงกาแลคซีจะเล็กกว่าที่เป็นอยู่ หากเอกภพถูกปิดการโค้งของแสงจะเกิดขึ้นในทางตรงกันข้าม
ในเอกสารใหม่ที่ตีพิมพ์ ธรรมชาติทีมไม่ได้มองที่กาแลคซี แต่เกิดความผันผวนภายในพื้นหลังไมโครเวฟจักรวาล (CMB) CMB เป็นแสงที่เหลืออยู่จากบิกแบงและเป็นแสงที่ห่างไกลที่สุดที่เราสามารถมองเห็นได้ในเอกภพ ด้วยเหตุนี้มันเป็นแสงที่ได้รับผลกระทบมากที่สุดจากรูปร่างของจักรวาล ขนาดของความผันผวนใน CMB ถูกกำหนดโดยปริมาณของสสารมืดและพลังงานมืดในจักรวาลที่เรารู้ดังนั้นเราจึงรู้ว่าความผันผวนจะปรากฏขึ้นมากเพียงใด เมื่อทีมวิเคราะห์ CMB ข้อมูลจากยานอวกาศ Plank พวกเขาพบว่าความผันผวนมีขนาดใหญ่กว่าที่คาดไว้ ซึ่งหมายความว่าภายใน 99% แน่นอนว่าจักรวาลปิดไม่แบน
การวิจัยใหม่นี้ขัดแย้งกับการศึกษาก่อนหน้ามากมายที่แสดงให้เห็นว่าจักรวาลแบน อาจมีข้อผิดพลาดอย่างเป็นระบบในข้อมูลพลังค์ที่ทำให้เอกภพดูโค้ง แต่ถ้าการวิจัยมีความแม่นยำก็ชี้ไปที่ช่องว่างในความเข้าใจของเรา สำหรับตอนนี้รูปร่างของจักรวาลยังไม่ชัดเจน
แหล่ง: พลังค์มีหลักฐานสำหรับจักรวาลปิดและวิกฤตการณ์ทางจักรวาลวิทยาโดย Di Valentino, E. , et al.
