Alt, hvad vi tror, vi ved om universets form, kan være forkert. I stedet for at være fladt som et lagen, kan vores univers være buet som en massiv, oppustet ballon, viser en ny undersøgelse.
Det er resultatet af en ny artikel, der blev offentliggjort i dag (4. november) i tidsskriftet Nature Astronomy, som ser på data fra den kosmiske mikrobølgebaggrund (CMB), det svage ekko fra Big Bang. Men ikke alle er overbevist; de nye resultater, der er baseret på data offentliggjort i 2018, modsiger både mange års konventionel visdom og en anden nylig undersøgelse baseret på det samme CMB-datasæt.
Relateret: Fra Big Bang til nutid: Snapshots af vores univers gennem tiden
Hvis universet er krumt, så krummer det sig ifølge den nye artikel blidt. Denne langsomme bøjning er ikke vigtig for at bevæge sig rundt i vores liv, eller solsystem eller endda vores galakse. Men rejser man ud over alt dette, uden for vores galaktiske nabolag, langt ind i den dybe sorthed, vil man til sidst – hvis man bevæger sig i en lige linje – lave en løkke og ende helt tilbage hvor man startede. Kosmologer kalder denne idé for det “lukkede univers”. Den har været kendt i et stykke tid, men den passer ikke med de eksisterende teorier om, hvordan universet fungerer. Derfor er den i vid udstrækning blevet forkastet til fordel for et “fladt univers”, der strækker sig uden grænser i alle retninger, og som ikke går i ring om sig selv. Nu giver en anomali i data fra den hidtil bedste måling af CMB et solidt (men ikke absolut afgørende) bevis for, at universet alligevel er lukket, mener forfatterne: Forskellen mellem et lukket og et åbent univers er lidt ligesom forskellen mellem et strakt fladt lagen og en oppustet ballon, siger Melchiorri til Live Science. I begge tilfælde udvider det hele sig. Når arket udvider sig, bevæger hvert punkt sig væk fra hvert andet punkt i en lige linje. Når ballonen er oppustet, kommer hvert punkt på dens overflade længere væk fra hvert andet punkt, men ballonens krumning gør geometrien af denne bevægelse mere kompliceret.
“Det betyder for eksempel, at hvis du har to fotoner, og de rejser parallelt i et lukket univers, vil de mødes,” sagde Melchiorri.
I et åbent, fladt univers ville fotonerne, hvis de ikke blev forstyrret, rejse langs deres parallelle baner uden nogensinde at interagere.
Den konventionelle model for universets inflation, sagde Melchiorri, antyder, at universet burde være fladt. Spol rummets ekspansion helt tilbage til begyndelsen, til de første 0,000000000000000000000000000000001 sekunder efter Big Bang, ifølge denne model, og du vil se et øjeblik med en utrolig eksponentiel ekspansion, da rummet voksede ud fra det uendeligt lille punkt, som det begyndte i. Og fysikken i denne superhurtige ekspansion peger på et fladt univers. Det er den første grund til, at de fleste eksperter mener, at universet er fladt, sagde han. Hvis universet ikke er fladt, skal man “finjustere” fysikken i den oprindelige mekanisme for at få det hele til at passe sammen – og lave utallige andre beregninger om i processen, sagde Melchiorri.
Men det kan ende med at være nødvendigt, skrev forfatterne i den nye undersøgelse.
Det skyldes, at der er en anomali i CMB’en. CMB er det ældste, vi ser i universet, og består af det omgivende mikrobølgelys, der gennemsyrer hele rummet, når man blokerer for stjerner og galakser og andre forstyrrelser. Det er en af de vigtigste kilder til data om universets historie og adfærd, fordi det er så gammelt og så spredt over hele rummet. Og det viser sig ifølge de seneste data, at der er betydeligt mere “gravitationslinsning” af CMB end forventet – hvilket betyder, at tyngdekraften tilsyneladende bøjer CMB’s mikrobølger mere, end den eksisterende fysik kan forklare.
Den data, som holdet trækker på, stammer fra en 2018-udgivelse fra Planck-eksperimentet – et eksperiment fra Den Europæiske Rumorganisation (ESA), der har til formål at kortlægge CMB mere detaljeret end nogensinde før. (De nye data vil blive offentliggjort i et kommende nummer af tidsskriftet Astronomy & Astrophysics og er tilgængelige nu på ESA’s websted. Både Di Valentino og Melchiorri var også en del af denne indsats.)
For at forklare den ekstra linsedannelse har Planck Collaboration netop føjet en ekstra variabel, som forskerne kalder “A_lens”, til gruppens model af universets dannelse: “Det er noget, som man sætter der med hånden og forsøger at forklare det, man ser. Der er ingen forbindelse til fysikken,” sagde Melchiorri, hvilket betyder, at der ikke er nogen A_lens-parameter i Einsteins relativitetsteori. “Det, vi fandt, er, at man kan forklare A_lens med et positivt krumt univers, hvilket er en meget mere fysisk fortolkning, som man kan forklare med den generelle relativitetsteori.”
Melchiorri påpegede, at hans teams fortolkning ikke er endegyldig. Ifølge gruppens beregninger peger Planck-dataene på et lukket univers med en standardafvigelse på 3,5 sigma (en statistisk måling, der betyder ca. 99,8 % sikkerhed for, at resultatet ikke skyldes tilfældigheder). Det er langt fra de 5 sigma-standard, som fysikere normalt søger, før de kalder en idé bekræftet.
Men nogle kosmologer sagde, at der var endnu flere grunde til at være skeptiske.
Andrei Linde, kosmolog ved Stanford University, fortalte Live Science, at Nature Astronomy-papiret ikke tog højde for et andet vigtigt papir, der blev offentliggjort i arXiv-databasen den 1. oktober. (Dette papir er endnu ikke blevet offentliggjort i et peer reviewed tidsskrift.)
I dette papir kiggede kosmologerne George Efstathiou og Steven Gratton fra University of Cambridge, som begge også arbejdede på Planck Collaboration, på en snævrere delmængde af data end i Nature Astronomy-papiret. Deres analyse støttede også et krumt univers, men med langt mindre statistisk sikkerhed, end Di Valentino, Melchiorri og Silk fandt ved at se på et større segment af Planck-dataene. Men da Efstathiou og Graton så på dataene sammen med to andre eksisterende datasæt fra det tidlige univers, fandt de, at beviserne samlet set pegede i retning af et fladt univers.
Spurgt ind til Efstathiou og Gratons artikel roste Melchiorri den omhyggelige behandling af arbejdet. Men han sagde, at duoens analyse er baseret på et for lille segment af Planck-dataene. Og han påpegede, at deres forskning er baseret på en modificeret (og i teorien forbedret) version af Planck-dataene – ikke på det offentlige datasæt, som mere end 600 fysikere havde gennemgået.
Linde pegede på denne reanalyse som et tegn på, at Efstathiou og Grattons artikel var baseret på bedre metoder.
Efstathiou bad om ikke at blive direkte citeret, men påpegede i en e-mail til Live Science, at hvis universet var krumt, ville det rejse en række problemer – det ville modsige disse andre datasæt fra det tidlige univers og gøre uoverensstemmelserne i universets observerede ekspansionshastighed meget værre. Gratton sagde, at han var enig.
Melchiorri var også enig i, at modellen med et lukket univers ville rejse en række problemer for fysikken.
“Jeg ønsker ikke at sige, at jeg tror på et lukket univers,” sagde han. “Jeg er en smule mere neutral. Jeg vil sige, lad os vente på dataene, og hvad de nye data vil sige. Det, jeg tror, er, at der er en uoverensstemmelse nu, at vi skal være forsigtige og forsøge at finde ud af, hvad der producerer denne uoverensstemmelse.”
- 11 fascinerende fakta om vores Mælkevejsgalakse
- Big Bang til civilisation: 10 forbløffende oprindelsesbegivenheder
- Spaced Out! 101 astronomifotos, der vil blæse dig omkuld
Originalt udgivet på Live Science.
Skriv et svar