FORMA UNIVERSULUI: DE LA PLAT LA CURBAT. FORMA SFERICĂ A UNIVERSULUI AR EXPLICA ANOMALIILE LENTILEI GRAVITAȚIONALE
Indiferent de cât de elegantă este o teorie, datele experimentale vor avea ultimul cuvânt. Observațiile asupra mișcării retrograde a planetelor au fost fundamentale în revoluția copernicană, în care Soarele a înlocuit Terra ca centru al sistemului solar. Iar orbita neobișnuită a lui Mercur a produs o confirmare spectaculoasă a teoriei relativității generale. De fapt, întreaga noastră înțelegere a Universului este bazată pe anomalii neașteptate, observate.
Actualmente, studiul recent publicat în Nature Astronomy, a ajuns la o concluzie care ar putea genera o criză în cosmologie – dacă va fi confirmată. Noi arătăm că forma universului ar putea fi mai degrabă curbată decât plată, cum s-a crezut anterior, cu o probabilitate de peste 99%. Într-un univers curbat, indiferent de direcția în care vei călători, vei ajunge la punctul de pornire, ca într-o sferă. Deși Universul are patru dimensiuni, incluzând timpul.
Rezultatul se bazează pe măsurători recente asupra Radiației Cosmice de Fundal, rămășița luminoasă a Big-Bang-ului, colectată de către Satelitul Planck. Conform teoriei relativității generale a lui Einstein, masa curbează spațiul și timpul din jurul său. Ca urmare, razele luminoase urmează o traiectorie curbă proiectată în jurul unui obiect masiv în loc de a călători în linie dreaptă – un efect numit lentilă gravitațională.
Datele Planck arată un exces de lentilizare, față de cât ar trebui să fie acolo, ceea ce înseamnă că universul ar putea conține mai multă materie neagră decât se estimase anterior. În studiul nostru, noi am arătat că un univers închis ar putea oferi o explicație fizică a acestui efect, pentru că ar putea găzdui mult mai multă materie neagră decât un univers plat. Un asemenea univers este complet compatibil cu relativitatea generală.
O mare durere de cap
Nu toți cosmologii sunt convinși de ideea unui univers închis deși, studii anterioare au sugerat forma plată a cosmosului. Și dacă un univers sferic este o soluție la problema anomaliei lentilice, atunci vom avea de a face cu câteva consecințe importante. De pildă, putem începe revizuirea unui unghi de cotitură al cosmologiei și anume: TEORIA INFLAȚIEI COSMOLOGICE. Inflația descrie primele momente după Big-Bang, previzionând o perioadă de expansiune exponențială pentru universul primordial.
Teoria a fost dezvoltată în ultimii 40 de ani pentru a explica de ce părți îndepărtate ale universului arată la fel și au aceeași temperatură, când ele se se află mult prea departe pentru a fi fost vreodată în contact. Inflația rezolva problema pentru că însemna că regiuni vaste ale universului vor fi fost cândva conectate. Dar perioada de expansiune rapidă, care a îndepărtat aceste regiuni este considerată responsabilă de modificarea universului către un caracter plan cu o precizie deosebită.
Dacă Universul este însă, închis, inflația standard este problematică. Și asta înseamnă că vom pierde explicația standard a structurii universului.
Odată ce admitem că Universul este curbat, datele Planck sunt în dezacord cu toate celelalte seturi de date. Toate acestea ating punctul critic al unei crize a cosmologiei, așa cum am menționat în studiu. Din aceste motive, cosmologii sunt prudenți și mulți dintre ei preferă să atribuie rezultatele unui fluff statistic care se va rezolva când vor fi disponibile noi date de la viitoare experimente.
Ne putem înșela?
Este cu siguranță posibilă și varianta de a ne fi înșelat cumva. Dar există o rațiune principală, în opinia noastră, pentru care această anomalie nu trebuie ignorată. În fizica particulelor, o descoperire ar trebui să atingă o acuratețe de cel puțin cinci ”sigma” pentru a fi acceptată de comunitate. Aici noi am obținut o acuratețe puțin peste trei sigma, așa încât ne aflăm clar sub acest nivel de acceptare. Dar în timp ce modelul standard al fizicii particulelor este bazat pe o fizică cunoscută și dovedită, modelul cosmologic standard este bazat pe o fizică necunoscută.
Pentru moment, dovada fizică pentru cei trei stâlpi ai cosmologiei – materia neagră, energia neagră (care produce expnsiunea cosmică accelerată) și inflația – provin numai din cosmologie. Existența lor poate explica multe observații astrofizice.
Dar ele nu sunt așteptate nici în modelul standard al fizicii particulelor care guvernează universul microcosmic și nici în teoria relativității generale care operează macrocosmic. În loc de asta, aceste substanțe aparțin arealului unei fizici necunoscute. Nimeni nu a văzut vreodată nici materie neagră, nici energie neagră și nici inflație – în laborator sau oriunde altundeva.
Așa încât, o anomalie în fizica particulelor poate fi considerată un indiciu că ar putea fi necesară o nouă fizică, o anomalie în cosmologie ar trebui ar trebui văzută ca singura cale prin care putem clarifica fizici complet necunoscute.
De aceea, cel mai interesant rezultat al studiului nu este că universul pare să fie mai degrabă curbat decât plat, ci faptul că ar putea conduce la rearanjarea pieselor unui puzzle cosmic intr-un mod complet diferit.
Sursa: TheConversation.com By Eleonora Di Valentino – Postdoctoral Researcher of Astrophisics, University of Manchester. Adaptare și traducere: Crișan Petru Ciprian
