Astrofiziklarning ta'kidlashicha, bizning koinotimiz ulkan 3D donut bo'lishi mumkin

Astrofiziklarning ta'kidlashicha, bizning koinotimiz ulkan 3D donut bo'lishi mumkin
Astrofiziklarning ta'kidlashicha, bizning koinotimiz ulkan 3D donut bo'lishi mumkin
Anonim

Koinotni tasavvur qiling, unda siz kosmik kemani bir tomonga yo'naltira olasiz va oxir -oqibat siz boshlagan joyingizga qaytasiz. Agar bizning koinotimiz kichik o'lchamda bo'lsa, unda bunday harakatlar mumkin bo'lardi va fiziklar uning hajmini o'lchaydilar.

"Aytishimiz mumkin: biz endi koinotning hajmini bilamiz", dedi Lion universiteti astrofizigi Tomas Buchert, Fransiyadagi Astrofizik tadqiqotlar markazi, Live Science nashriga.

Dastlabki olamdan kelgan nurni o'rganib, Buchert va bir guruh astrofiziklar bizning kosmosimiz bir-biriga bog'langan bo'lishi mumkin degan xulosaga kelishdi, ya'ni fazo uch o'lchovli donut kabi o'z-o'zidan uch o'lchovli yopiq.

Bunday koinot cheksiz bo'lar edi va ularning natijalariga ko'ra, bizning butun koinotimiz 45 milliard yorug'lik yili uzoqlikdagi kuzatiladigan olam chegaralaridan atigi uch-to'rt barobar katta bo'lishi mumkin edi.

Fiziklar koinotni tushuntirish uchun Eynshteynning umumiy nisbiylik nazariyasi tilidan foydalanadilar. Bu til fazoviy vaqtning mazmunini fazoviy vaqtning egilishlari va egilishlari bilan bog'laydi, ular keyinchalik bu tarkibga qanday ta'sir o'tkazish kerakligini aytadi. Biz tortishish kuchini shunday his qilamiz.

Kosmologik nuqtai nazardan, bu til butun olamning tarkibini - qorong'u materiya, qorong'u energiya, oddiy materiya, nurlanish va boshqa hamma narsani umumiy geometrik shakli bilan bog'laydi.

O'nlab yillar davomida astronomlar bu shaklning tabiati haqida munozara qilishgan: bizning koinotimiz "tekis" bo'ladimi (ya'ni, xayoliy parallel chiziqlar doimo parallel bo'lib qoladi), "yopiq" (parallel chiziqlar oxir -oqibat kesishadi) yoki "ochiq" (bu chiziqlar ajralish).

Koinotning bu geometriyasi uning taqdirini belgilaydi. Yassi va ochiq olamlar abadiy kengayishda davom etadi, yopiq olam esa oxir -oqibat o'z -o'zidan qulab tushadi.

Ko'p kuzatuvlar, ayniqsa kosmik mikroto'lqinli fon (bizning koinotimiz atigi 380 000 yoshda bo'lganida sodir bo'lgan yorug'lik), biz tekis koinotda yashayotganimizni aniq tasdiqladi. Parallel chiziqlar parallel bo'lib qoladi va bizning koinotimiz kengayishda davom etadi.

Ammo shakl faqat geometriya emas. Shuningdek, topologiya mavjud, ya'ni bir xil geometrik qoidalarni saqlagan holda shakli qanday o'zgarishi mumkin.

Masalan, yassi qog'ozni olaylik. Bu aniq - parallel chiziqlar parallel bo'lib qoladi. Endi qog'ozning ikki chetini oling va silindrga aylantiring. Bu parallel chiziqlar hali ham parallel: silindrlar geometrik tekis. Endi silindrsimon qog'ozning qarama -qarshi uchlarini oling va ularni birlashtiring. Natijada donut shakli, u ham geometrik tekis.

Bizning olamning mazmuni va shaklini o'lchashimiz uning geometriyasi haqida gapirsa ham - bu tekis - ular bizga topologiya haqida gapirishmaydi. Ular bizga koinotimiz bir -biri bilan chambarchas bog'liqligini aytmaydilar, bu bizning kosmosning bir yoki bir nechta o'lchamlari bir -biriga bog'langanligini bildiradi.

To'liq tekis koinot cheksizlikka cho'zilgan bo'lsa -da, bir -biriga bog'langan topologiyaga ega bo'lgan tekis koinot cheksiz hajmga ega bo'ladi. Agar biz qandaydir tarzda bir yoki bir nechta o'lchamlar o'z -o'zidan aylanayotganini aniqlay olsak, unda olam bu o'lchovda cheklanganligini bilardik. Biz bu kuzatuvlar yordamida koinotning umumiy hajmini o'lchashimiz mumkin edi.

Germaniyadagi Ulm va Fransiyaning Lion universitetlaridan astrofiziklar guruhi kosmik mikroto'lqinli fonga (CMB) e'tibor qaratdilar. QMB qabul qilinganda, bizning koinotimiz hozirgigidan million barobar kichikroq edi, shuning uchun agar bizning koinotimiz haqiqatan ham ko'p bog'langan bo'lsa, u holda kosmosning kuzatiladigan chegaralarida o'zi bilan qulashi ehtimoli ancha yuqori edi.

Bugungi kunda, koinotning kengayishi tufayli, katlama kuzatilgan chegaradan oshib ketishi ehtimoldan yiroq emas, shuning uchun buklanishni aniqlash ancha qiyin bo'ladi. MGBni kuzatish bizga bir -biriga bog'langan koinotning izlarini ko'rish uchun eng yaxshi imkoniyatni beradi.

Tadqiqot guruhi CMB haroratidagi buzilishlarga - chayqalishlar va tebranishlarga xos jismoniy atama - alohida e'tibor qaratdi. Agar bizning olamdagi bir yoki bir nechta o'lchamlar bir -biriga bog'langan bo'lsa, buzilishlar bu halqalar atrofidagi masofadan katta bo'lishi mumkin emas. Ular shunchaki mos kelmasdi.

Buchert tushuntirganidek, "cheksiz makonda, CMB nurlanish haroratidagi buzilishlar hamma miqyosda mavjud. Ammo, agar fazo cheklangan bo'lsa, unda bo'shliq kattaligidan katta to'lqin uzunligi yo'q".

Boshqacha qilib aytganda: Koinot topologiyasini ochib beradigan maksimal buzilish o'lchami mavjud.

NASA WMAP va ESA Plank kabi sun'iy yo'ldoshlar tomonidan tuzilgan CSBM xaritalarida allaqachon juda ko'p miqdordagi keng ko'lamli buzilishlar aniqlangan. Buchert va uning hamkasblari bu buzilishlar koinotning bir -biri bilan bog'liq bo'lishi mumkinligini tekshirdilar.

Buning uchun jamoa, agar koinot tri-torus bo'lsa, MDB qanday ko'rinishga ega bo'lishi haqida o'nlab kompyuter simulyatsiyalarini o'tkazdi-bu bizning kosmosimiz uch o'lchovli ulangan ulkan uch o'lchamli donutning matematik nomi.

"Shuning uchun biz ushbu topologiyani simulyatsiya qilishimiz va kuzatilganlar bilan solishtirishimiz kerak", deb tushuntirdi Buchert. "Kuzatilgan SPB tebranishlarining xususiyatlari koinot hajmidan kattaroq miqyosda" etishmayotgan kuch "ni ko'rsatadi."

Quvvatning etishmasligi shuni anglatadiki, bu o'lchovlarda SPKda dalgalanmalar yo'q. Bu shuni anglatadiki, bizning koinotimiz ko'p miqyosda bir -biriga bog'langan va cheklangan.

"Biz cheksiz deb hisoblanadigan standart kosmologik modelga qaraganda, kuzatilgan tebranishlarga ancha mos keladigan narsani topamiz", deya qo'shimcha qildi u.

Biz makon hajmini o'zgartirib, bu tahlilni takrorlashimiz mumkin. Natijada biz CMB kuzatuvlariga eng mos keladigan koinotning optimal hajmini olamiz. Bizning ishimizning javobi bir xil emas: cheklangan koinot kuzatuvlarga cheksiz modelga qaraganda yaxshiroq mos keladi. Aytishimiz mumkin: Endi biz koinot hajmini bilamiz.

Jamoa, biz kuzatgan qabariqdan taxminan uch -to'rt barobar katta bo'lgan, ko'p ulangan koinot, SPM ma'lumotlariga eng mos kelishini aniqladi. Bu natija texnik jihatdan siz bir yo'nalishda sayohat qilishingiz va boshlagan joyingizga oxirigacha etib borishingizni bildirsa -da, aslida siz qila olmaysiz.

Biz kengayib borayotgan koinotda yashayapmiz va keng miqyosda koinot yorug'lik tezligidan tezroq kengayib bormoqda, shuning uchun siz hech qachon tsiklni ushlab tura olmaysiz.

Tavsiya: