Vesmír je zdanlivo nekonečné more plné hviezd, galaxií a hmlovín. V ňom vidíme vzorce a konštelácie, ktoré inšpirovali príbehy v celej histórii. Existuje však jeden kozmický vzorec, ktorému stále nerozumieme. Otázka, ktorá zostáva nezodpovedaná: Aký je tvar vesmíru? Mysleli sme si, že to vieme, ale nový výskum naznačuje, že by to mohlo byť inak, a mohlo by to poukazovať na krízu v kozmológii.
Mnoho raných astronómov sa domnievalo, že vesmír je sférou hviezd, obklopujúcich slnečnú sústavu a zameraný na pevnú, nepohyblivú Zem. Ale v priebehu storočí astronómovia zistili, že naše Slnko bolo len jednou z miliárd v galaxii a na miliardách svetelných rokov vesmíru bolo rozptýlených nespočetné množstvo galaxií. Otázka tvaru stvorenia vyzerala ako priekopa. Hviezdy a galaxie existovali v prázdnom priestore. Aký by mohol byť priestor, len prázdne plátno: plochý, euklidovský a bez štruktúry.
Potom začiatkom 20. rokov 20. storočia Albert Einstein rozvinul svoju teóriu všeobecnej relativity. V tom nebol priestor prázdnym plátnom. Mohla by sa ohýbať a napínať, krútiť a deformovať na základe polohy a pohybu hmoty vo vesmíre. Tieto priestorové deformácie odklonili svetlo a hmotu, čo spôsobilo efekt, ktorý nazývame gravitáciou. S relativitou mohol priestor nadobudnúť rôzne tvary. Potom bolo možné, že vesmír by mohol mať celkový kozmický tvar, tak ako je Zem celkovo celá.
Všeobecne povedané, všeobecná relativita by umožnila vesmíru mať jeden z troch tvarov: plochý, uzavretý alebo otvorený.
Byt je spôsob, akým myslíme na priestor v našom každodennom živote. Je to euklidovský priestor, o ktorom sa v škole učíme. Plochý priestor sa rozprestiera rovnomerne vo všetkých smeroch a dva rovnobežné lúče svetla zostanú navždy rovnobežné.
Otvorený priestor si možno predstaviť ako sedlový tvar. Pri vyťahovaní smerom von sa ohýba tak, že sa rozbieha. Dva svetelné lúče spočiatku rovnobežné by sa postupne rozširovali a pri prechode kozmosom by sa od seba mierne otáčali.
Uzatvorený priestor je zvyčajne sférický. Konverguje sa, keď sa rozširuje, takže paralelné lúče svetla sa nakoniec stretnú a križujú, ako čiary zemepisnej dĺžky na Zemi.
Malo by sa spomenúť, že žiadna z nich sa nemusí zaoberať skutočnosťou, že vesmír ako celok sa rozširuje. Kozmická expanzia znamená, že body vo vesmíre sa časom rozširujú. Tvar vesmíru sa zaoberá tvarom priestoru. Sférický balónik sa môže po nafúknutí zväčšiť, rovnako ako sa môže napnúť plochý gumový list a zostať plochý. Takže náš rozširujúci sa vesmír môže byť plochý, otvorený alebo uzavretý.
Pretože zakrivenie priestoru je ovplyvnené prítomnosťou hmoty, celkový tvar vesmíru závisí od priemernej hustoty hmoty v ňom. Vo všeobecnosti relativita je táto hodnota daná parametrom hustoty, čo je pomer pozorovanej hustoty k „kritickej hustote“ potrebnej na vyrovnanie vesmíru. Ak je parameter hustoty 1, vesmír je plochý. Ak je väčší ako 1, je uzavretý a je otvorený, ak je parameter hustoty menší ako 1. Merania kozmickej hustoty ustálene dávajú hodnotu 1. K medziam pozorovania je vesmír plochý, ako sme už dlho predpokladali ,
Existuje však aj iný spôsob, ako zmerať tvar vesmíru, a to pozrieť sa na zjavnú veľkosť veľmi vzdialených objektov. Všetko sa vracia k správaniu sa paralelných lúčov svetla. V rovinnom vesmíre zostávajú rovnobežné čiary rovnobežné, takže svetlo prichádzajúce z dvoch strán vzdialenej galaxie sa dostáva k nám v priamke. Ich vzájomné uhly zostávajú rovnaké, a tak sa galaxia javí ako jej skutočná veľkosť.
Ak je vesmír otvorený, paralelné čiary sa líšia so vzdialenosťou. Takže svetlo z našej vzdialenej galaxie sa stáva rovnobežnejším, keď sa k nám dostáva. To znamená, že by sa galaxia javila ako menšia. Ak je vesmír uzavretý, dochádza k opačnému ohybu svetla a galaxia bude vyzerať väčšia ako je.
V novom dokumente uverejnenom v príroda, tím sa nepozeral na galaxie, ale skôr na výkyvy v kozmickom mikrovlnnom pozadí (CMB). CMB je zvyškové svetlo z veľkého tresku a je to najvzdialenejšie svetlo, ktoré môžeme vidieť vo vesmíre. Z tohto dôvodu je to svetlo najviac ovplyvnené tvarom vesmíru. Miera fluktuácií v EÚ CMB je určovaná množstvom temnej hmoty a temnej energie vo vesmíre, ktorú poznáme, takže vieme, aké veľké by sa mali objaviť fluktuácie. Keď tím analyzoval CMB údaje z kozmickej lode Plank zistili, že kolísanie bolo väčšie, ako sa očakávalo. To znamená, že s 99% istotou je vesmír uzavretý, nie plochý.
Tento nový výskum je v rozpore s mnohými predchádzajúcimi štúdiami, ktoré ukazujú, že vesmír je plochý. V údajoch Planck sa môže vyskytnúť systematická chyba, ktorá spôsobuje, že vesmír vyzerá zakrivený, ale ak je výskum presný, ukazuje to na medzeru v našom porozumení. Tvar vesmíru je zatiaľ nejasný.
zdroj: Planck dôkazy o uzavretom vesmíre a možnej kozmologickej kríze, Di Valentino, E., a kol.
