Το σύμπαν φαντάζει αχανές, και όταν κάτι εκλαμβάνεται ως αχανές, είναι δύσκολο να φανταστείς το σχήμα του- ωστόσο, ακόμα και έτσι, έχει κάποια μορφή/ σχήμα, που μπορεί να παρατηρηθεί από αστρονόμους. Οπότε, ποιο είναι αυτό;
Οι φυσικοί θεωρούν ότι το σύμπαν είναι επίπεδο. Υπάρχουν διάφορα στοιχεία που το υποστηρίζουν αυτό: Φως που έχει μείνει από το Big Bang, ο βαθμός διαστολής του σύμπαντος σε διαφορετικά σημεία, και ο τρόπος με τον οποίο «φαίνεται» από διάφορες γωνίες, είπαν ειδικοί στο Live Science.
O Ντέιβιντ Σπέργκελ, θεωρητικός αστροφυσικός και επίτιμος καθηγητής αστροφυσικών επιστημών στο Princeton University, ασχολείται με το θέμα εδώ και δεκαετίες. Σε έρευνα του 2003 που δημοσιεύτηκε στο The Astrophysical Journal, ο Σπέργκελ μέτρησε «παρατυπίες» στο αποκαλούμενο cosmic microwave background (CMB), φως που έχει απομείνει από το Big Bang, οι οποίες παρατηρήθηκαν από το Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) της NASA και αργότερα από το Planck του ΕΟΔ.
Οι ποσότητες θετικής και αρνητικής ενέργειας σε ένα επίπεδο σύμπαν είναι ακριβώς οι ίδιες, και ως εκ τούτου αλληλοακυρώνονται. Αν το σύμπαν είχε καμπυλότητα, η μία θα ήταν μεγαλύτερη από την άλλη. «Ένα επίπεδο σύμπαν αντιστοιχεί σε ένα σύμπαν με μηδενική ενέργεια» είπε ο Σπέργκελ στο Live Science.
Σε αυτή την περίπτωση, οι μετρήσεις του WMAP πάνω στις διακυμάνσεις των CMB υποδεικνύουν πως το σύμπαν είναι ταυτόχρονα άπειρο και επίπεδο. Ο Σπέργκελ επίσης σύγκρινε αυτές τις μετρήσεις με αυτές από το Planck, περιορίζοντας ακόμα περισσότερο τα πιθανά σχήματα.
«Μπορούμε να μετρήσουμε την καμπυλότητα με έναν βαθμό αβεβαιότητας, οπότε μπορούμε να πούμε ότι η καμπυλότητα είναι μηδενική με κάποια αβεβαιότητα» είπε ο Σπέργκελ. «Αν και μπορούμε να μειώσουμε την αβεβαιότητα, στην καλύτερη περίπτωση περιορίζουμε τη γεωμετρία».
Άλλος ένας λόγος για τον οποίο ο Σπέργκελ θεωρεί πως το σύμπαν είναι επίπεδο είναι η ταχεία του επέκταση. Επειδή το σύμπαν άρχισε επεκτεινόμενο από μια συμπαγή «μπάλα» μάζας προς τα έξω με μεγάλη ταχύτητα, όλο αυτό το «τέντωμα» το έκανε επίπεδο- ή τουλάχιστον, σχεδόν επίπεδο.
Στοιχεία πως το σύμπαν είναι επίπεδο εμφανίζονται επίσης σε αυτό που είναι γνωστό ως κρίσιμη πυκνότητα: Στην κρίσιμη πυκνότητα, ένα υποθετικό σύμπαν θα ήταν επίπεδο και κάποια στιγμή θα σταματούσε να διαστέλλεται, μα μόνο μετά από άπειρο χρονικό διάστημα, σύμφωνα με το Swinburne University of Technology στην Αυστραλία. Εάν ένα υποθετικό σύμπαν ήταν πιο πυκνό, θα ήταν κυρτό σαν σφαίρα και εν τέλει θα κατέρρεε προς τα μέσα λόγω της βαρύτητάς του- ένα φαινόμενο γνωστό ως «Big Crunch». Ωστόσο όλες οι μετρήσεις του πραγματικού μας σύμπαντος υποδεικνύουν ότι είναι μόλις κάτω από την κρίσιμη πυκνότητα, υποδεικνύοντας ότι είναι ταυτόχρονα επίπεδο και θα επεκτείνεται επ’αόριστον.
Υπάρχουν και άλλα στοιχεία που υποστηρίζουν τη θεωρία του επίπεδου σύμπαντος: Είναι ισοτροπικό, δηλαδή μοιάζει ίδιο από κάθε γωνία. Ο Αντόν Τσουντάικιν, φυσικός στο Ινστιτούτο Πυρηνικών Ερευνών στη Ρωσία, και συνάδελφοί του εξέτασαν δεδομένα περί ταλαντώσεων σε κανονική, ή «βαρυονική» ύλη, καθώς και μοντέλα σχετικά με το πώς πυρήνες ατόμων βαρύτεροι από το υδρογόνο δημιουργήθηκαν λίγο μετά το Big Bang, για να υπολογίσουν την καμπυλότητα του σύμπαντος.
«Σε διαφορετικές γεωμετρίες η ύλη και το φως εξελίσσονται διαφορετικά, κάτι που μας επιτρέπει να συμπεράνουμε το τρισδιάστατο σχήμα του σύμπαντος από παρατηρησιακά δεδομένα» είπε ο Τσουντάικιν στο Live Science.
H έρευνα, που δημοσιεύτηκε στο Physical Review D, είχε διαπιστώσει πως, με περιθώριο ακριβείας 0,2%, το σύμπαν ήταν επίπεδο. «Τα δεδομένα που συλλέξαμε υποδεικνύουν ότι η χωρική καμπυλότητα αντιστοιχεί στο μηδέν» έγραψαν οι ερευνητές στη μελέτη. «Υποδεικνύει πως το σύμπαν μας εντός στατιστικής αβεβαιότητας είναι άπειρο».