Из-за своих огромных размеров Вселенная может показаться бесформенной, но у неё всё же имеется форма, которую астрономы могут наблюдать. Итак, какова же её форма?
Физики считают, что Вселенная плоская. Несколько линий доказательств указывают на эту плоскую Вселенную: свет, оставшийся от Большого Взрыва, скорость расширения Вселенной в разных местах и то, как Вселенная «выглядит» под разными углами, сообщили эксперты Live Science.
Дэвид Спергель (David Spergel), астрофизик-теоретик и заслуженный профессор астрофизических наук Принстонского университета, десятилетиями исследовал форму Вселенной. В исследовании 2003 года, опубликованном в The Astrophysical Journal, Спергель измерил неравномерности космического микроволнового фона (CMB), света, оставшегося от Большого взрыва, которые наблюдались с помощью зонда NASA Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) и позже с помощью космического корабля Европейского космического агентства «Планк».
Количества положительной и отрицательной энергии в плоской Вселенной абсолютно одинаковы и, следовательно, компенсируют друг друга. Если бы у Вселенной была кривизна, одна была бы выше другой.
«Плоская Вселенная соответствует Вселенной с нулевой энергией», — сказал Спергель в интервью Live Science.
В этом случае измерения WMAP флуктуаций реликтового излучения показали, что Вселенная одновременно бесконечна и плоская. Спергель также сравнил эти измерения с измерениями, сделанными космическим кораблём Европейского космического агентства «Планк», которые ещё больше ограничили возможные формы, которые могла бы принять Вселенная.
«Мы в состоянии измерить кривизну с некоторой неопределённостью, поэтому мы можем сказать, что и кривизна равна нулю с некоторой неопределенностью, — сказал Спергель. — И хотя мы можем снизить неопределенность, мы в лучшем случае ограничиваем геометрию.»
Ещё одна причина, по которой Спергель уверен, что Вселенная плоская, заключается в её быстром расширении, которое фиксируется постоянной Хаббла. Поскольку Вселенная прошла путь от компактного шара материи до расширения наружу с поразительной скоростью, всё это растяжение сделало её плоской или, по крайней мере, настолько близкой к плоской, насколько это возможно.
Доказательства плоскостности Вселенной также проявляются в так называемой критической плотности. По данным Технологического университета Суинберна в Австралии, при критической плотности гипотетическая Вселенная была бы плоской и в конечном итоге перестала бы расширяться, но только через бесконечное время. Если бы гипотетическая Вселенная была более плотной, она была бы изогнутой, как сфера, и в конечном итоге схлопнулась бы сама по себе из-за своей гравитации — предполагаемое явление, известное как «Большое сжатие».
Но все измерения нашей реальной Вселенной предполагают, что её плотность чуть ниже критической, а это означает, что Вселенная плоская и будет расширяться бесконечно.
Ещё одно доказательство предполагает, что Вселенная плоская: она изотропна, то есть выглядит одинаково со всех сторон. Антон Чудайкин (Anton Chudaykin), физик Института ядерных исследований в РФ, и его коллеги изучили данные о колебаниях в обычной, или «барионной», материи, а также модели того, как вскоре после Большого взрыва были созданы атомные ядра тяжелее водорода, чтобы оценить кривизну Вселенной.
«В разных геометриях материя и свет развиваются по-разному, что позволяет нам извлекать из данных наблюдений трёхмерную форму Вселенной», — сказал Чудайкин в интервью Live Science.
Исследование, опубликованное в журнале Physical Review D, показало, что с точностью до 0,2% Вселенная является плоской.
«Собранные нами данные показывают, что пространственная кривизна соответствует нулю, — учёные написали в исследовании. — Это означает, что наша Вселенная в пределах статистической неопределённости бесконечна.»
