UNIVERSUL NOSTRU NU ESTE DESCHIS, CI ESTE PLAT. CONSTANTA COSMOLOGICĂ GENEREAZĂ GEOMETRIA UNIVERSULUI INDIFERENT DE DENSITATEA MATERIEI CONVENȚIONALE

O descoperire remarcabilă a începutului de secol 21, care stă pe același podium cu descoperirea expansiunii accelerate a Universului, care a fost premiată cu Nobel, este aceea că universul este plat, din punct de vedere geometric. Această caracteristică excepțională și neașteptată a unui univers în expansiune, corelând cu rata accelerată a acestei expansiuni, devine o caracteristică cheie a modelului nostru standard în ce privește Universul.

Este posibil ca universul să fie plat ca o consecință a expansiunii sale accelerate – însă în prezent această ipoteză cu poate fi demonstrată.

Ca de obicei, este vorba despre Einstein, respectiv despre ecuațiile de câmp ale lui Einstein, care permit modelarea geometriei Universului – și teoreticienii cosmologi au dezvoltat o mare varietate de soluții diferite.

Unele soluții cheie sunt ecuațiile lui Friedmann, care calculează forma și destinul ipotetic  al Universului, cu trei scenarii posibile:

– un univers închis, cu o densitate a conținutului atât de mare, încât geometria spațiu-timp a universului este desenată în sine, într-o formă hiper sferică. Finalmente, un asemenea univers este de așteptat să se prăbușească în sine, în ceea ce a fost numit ”Big Crunch”;
– un univers deschis – cu densitate insuficientă pentru a realiza o formă stabilă în spațiu-timp, producând o geometrie hiperbolică dezordonată, numită comun ”formă de șa” – cu destinul de a expansiona pentru totdeauna;
– universul flat – care are densitatea corectă – însă cu un destin neclar.

Ecuațiile lui Friedmann au fost utilizate în cosmologia secolului 20 pentru a încerca determinarea sorții universului nostru – cu numai câțiva cercetători care s-au gândit că scenariul plat ar putea fi o descoperire – de vreme ce universul este de așteptat să rămână plat pentru o scurtă perioadă, înaintea schimbării către o stare deschisă (sau închisă), întrucât expansiunea (sau contracția) ar altera densitatea normală a conținutului său.

Densitatea materiei a fost considerată cheia geometriei universului – și estimările legate de densitatea universului nostru ne conduc undeva spre 0,2 atomi pe metru cub, în timp ce partea relevantă a ecuațiilor Friedmann au calculat că densitatea critică necesară pentru ca universul să rămână plat este de 5 atomi per metru cub. De vreme, ce noi am reușit să găsim doar 4% din densitatea critică necesară, aceasta a sugerat că trăim, probabil, într-un univers deschis – însă, mai apoi au apărut metode de măsurare directă a geometriei universului.

Mai sus aveți o conferință pe YouTube (Notă – 2019: filmul a fost retras sau a devenit privat – nu mai este disponibil), susținută de Laurence Krauss, profesor la departamentul Fizică al Universității Arizona. Lectura sa, intitulată ”Viața, Universul și Nimicul” a fost înregistrată la Toronto, pe 27 martie 2009. Krauss explică cum s-a ajuns la acest model geometric utilizând datele radiației cosmice de fond (de la WMAP și experimente mai timpurii)- unde CMP au cartografiat cerul reprezentând o fațetă a triunghiului cu dumneavoastră la apexul opus privind către celelalte două fațete. Unghiurile triunghiului pot fi apoi măsurate, rezultatul fiind un total de 180 grade într-un univers plat (euclidian), mai mult de 180 grade într-un univers închis și mai puțin de 180 grade, într-un univers deschis.

Aceste descoperiri, indicând că universul era remarcabil de plat, au apărut către sfârșitul secolului 20, cam în același timp cu anunțarea în 1998 a descoperirii privind expansiunea accelerată a Universului.

Acum, pe bune, susținem că Universul este plat și estimăm în același timp că există doar 4% (0,2 atomi pe metru cub) din densitatea materiei necesare pentru a susține un Univers plat … Și atunci, ce facem? Apelăm la chestia neagră, ca să explicăm Universul! Într-adevăr, putem ușor apela doar la materie, luminoasă sau întunecată, pentru a considera modul în care universul nostru își susține densitatea critică în fața expansiunii, lăsând deoparte că este expansiune … accelerată – de vreme ce, orice ar fi, apare din nimic. Așa încât, apelăm la energia neagră pentru a justifica deficitul, fără a avea nici un indiciu despre ce este energia neagră.

Ținând cont de relevanța mică pe care materia convențională pare să o aibă în geometria universului nostru (atomi – 4,6%, materie neagră – 23%, energie neagră – 72%), unii s-ar putea întreba dacă ecuațiile lui Friedmann mai pot avea ele însele relevanță pentru cosmologia modernă. Recent, interesul s-a canalizat mult mai puternic asupra Universului De Sitter, o altă soluție dată ecuației de câmp a lui Einstein, care modelează universul fără conținutul materiei – expansiunea și evoluția sa fiind în întregime un rezultat al constantei cosmologice.

Universul De Sitter – numit așa după Willem de Sitter (1972 – 1934), matematician, fizician și astronom olandez – cel puțin pe hârtie, poate explica o expansiune accelerată a unui univers care, spațial, să rămână plat – asemenea universului nostru. Din această perspectivă, este tentant să sugerezi că universului rămân natural plate, chiar dacă sunt într-o expansiune accelerată – pentru că asta este treaba universurilor, iar conținutul lor au o foarte mică influență asupra evoluției în termen lung, asupra geometriei lor pe scară largă.

Însă cine știe cu adevărat cum stau lucrurile? Abordăm problema aceasta pe întuneric, atât din punct de vedere literal, cât și metaforic!

Sursa: UniverseToday

Crișan Petru Ciprian