22 липня 2021, 07:03
Зламали космологію. Астрофізики припустили, що ми живемо в «тривимірному бублику» і визначили розміри Всесвіту
Вчені періодично перераховують постійну Габбла — відсутню ланку в рівнянні, яке відповість на питання, з якою швидкістю розширюється наш Всесвіт, а також його розміри. До серпня 2019-го дослідники були впевнені, що постійна Габбла становить 67,4 (км/с)/мегапарсек (один парсек = 3,26 світлових років або 30,8 трлн км). Це означає, що швидкість, з якою інші галактики віддаляються від Землі, зростає на 67 км/с кожні 30,8 трлн км.
Потім дослідники перерахували цей коефіцієнт і визначили, що він становить 73,4 (км/с)/мегапарсек. А зовсім недавно міжнародна група вчених дійшла висновку, що постійна Хаббла насправді є непостійною через те, що в різні періоди свого розвитку Всесвіт розширювався з різною швидкістю.
Однак вся ця робота може виявитися марною тратою часу. Астрофізик Томас Бухерт з Центру астрофізичних досліджень Ліонського університету у Франції разом зі своєю командою висунули гіпотезу, що простір космосу замкнутий у собі у всіх трьох вимірах, формуючи таким чином 3D-бублик. І, якщо зараз більшість вчених міркує про нескінченність Всесвіту, то, на думку Бухерта, світ є кінцевим і «всього лише» в три-чотири рази більший, ніж кінець видимого для нас Всесвіту, розташованого за сучасними оцінками приблизно за 45−47 млрд світлових років від нас.
Передплатіть, щоб прочитати повністю
Нам необхідна ваша підтримка, щоб займатися якісною журналістикою
Тут дійсно є цікавий поворот. Донедавна ми не могли бути на 100% впевненими, яким саме є наш Всесвіт: він міг бути «пласким» (тобто, умовні паралельні лінії нашого світу будуть завжди паралельними), «закритим» (лінії перетинаються і формують закритий простір) або «відкритим» (лінії не є паралельними і розходяться одна від одної).
Від цього залежить, ні багато ні мало, доля Всесвіту. Плоский і відкритий Всесвіт продовжуватиме розширюватися вічно, а закритий Всесвіт у кінцевому підсумку схлопнеться сам собою. Можливість спостерігати за космологічним мікрохвильовим фоном дозволяє нам не тільки бути впевненими в тому, що наш світ плоский, а й висувати фантастичні теорії про те, що ж було до Великого вибуху.
Однак форма — це не тільки про геометрію, але і про топологію. Плоский лист паперу можна скрутити в циліндр — при цьому лінії, які були паралельними, такими ж і залишаться. Два кінці циліндра також можна скрутити — і отримати той самий тривимірний «бублик» — наш Всесвіт.
Однак, звичайно ж, такі висновки вчені не зробили, просто покрутивши в руках папір. Відповідно до сучасної загальноприйнятої гіпотези, наш Всесвіт є ідеально плоским — без всяких циліндрів і, тим паче, бубликів. Він тягнеться до нескінченності, при цьому постійно розширюючись. А якби ми знали, що на якійсь із сторін Всесвіт «загортається», то він був би кінцевий — і вчені могли б визначити його розміри. В принципі, саме це і зробили астрофізики з Ульмського і Ліонського університетів.
Вивчати космічний мікрохвильовий фон — його ще називають реліктовим випромінюванням або найстарішим джерелом світла у Всесвіті — ми змогли відносно недавно. Цей спалах світла вперше був випущений, коли нашому світу було всього 380 тис. років, і він був у мільйони разів менший, ніж зараз. Вчені припустили, що, навіть якщо наш Всесвіт є кінцевим, ми не можемо цього знати напевно, оскільки друга частина «бублика» розташована поза досяжними для спостереження межами.
Вчені вивчили спотворення реліктового випромінювання — щось на кшталт його руху, в залежності від температури або того, чи не загороджує нам огляд на нього яке-небудь скупчення галактик. Якби один або кілька вимірів у нашому Всесвіті з'єдналися б самі з собою, збурення не могли б бути більшими, ніж відстань навколо цих петель. Так і виявилося — дослідники не змогли знайти хвилі випромінювання, які були б більші, ніж доступний нам простір.
Бухерт з колегами провели велику кількість комп’ютерних симуляцій, щоб з’ясувати як би виглядав космічний мікрохвильовий фон, якби наш Всесвіт дійсно був би «бубликом» — тобто поєднаний і закритий у всіх трьох вимірах.
«Ми повинні проводити моделювання в заданій топології і порівнювати з тим, що ми можемо спостерігати. Властивості спостережуваних перекручувань реліктового випромінювання показують, що для масштабів, що перевищують розмір [закритого] Всесвіту їм не вистачає потужності», — розповідає вчений. Це і стало основною для припущення, що наш Всесвіт зав’язаний сам у собі і кінцевий у всіх вимірах.
Бухерт наголошує, що результати дослідження є попередніми і з появою нових даних вони можуть змінитися. Однак зараз він упевнений — їхній Всесвіт-бублик краще відповідає спостережуваним даними, ніж наявна нескінченна модель нашого світу.
Ну і слід відзначити, що, навіть якщо ви захочете вирушити в «круговсесвітну» подорож, щоб облетіти весь світ і повернутися на Землю, то у вас нічого не вийде — розширення Всесвіту ніхто не відміняв, а в великих масштабах воно відбувається зі швидкістю, що перевищує швидкість світла. Тому це буде подорож з квитком в один кінець.