Vũ trụ là một vùng biển dường như vô tận chứa đầy các ngôi sao, thiên hà và tinh vân. Trong đó, chúng ta thấy các mô hình và chòm sao đã truyền cảm hứng cho những câu chuyện trong suốt lịch sử. Nhưng có một mô hình vũ trụ mà chúng ta vẫn không hiểu. Một câu hỏi vẫn chưa được trả lời: hình dạng của vũ trụ là gì? Chúng tôi nghĩ rằng chúng tôi biết, nhưng nghiên cứu mới cho thấy khác, và nó có thể chỉ ra một cuộc khủng hoảng trong vũ trụ học.
Nhiều nhà thiên văn học ban đầu cho rằng vũ trụ là một khối các ngôi sao, bao quanh hệ mặt trời và tập trung vào một Trái đất cố định, không di chuyển. Nhưng qua nhiều thế kỷ, các nhà thiên văn học phát hiện ra rằng Mặt trời của chúng ta chỉ là một trong hàng tỷ trong thiên hà và có vô số thiên hà nằm rải rác trong hàng tỷ năm ánh sáng. Câu hỏi về hình dạng của sự sáng tạo dường như là một điểm cần thiết. Các ngôi sao và thiên hà tồn tại trong không gian trống rỗng. Không gian có thể là gì ngoài một khung vẽ trống: phẳng, Euclidian và không có cấu trúc.
Sau đó, vào đầu những năm 1900, Albert Einstein đã phát triển lý thuyết tương đối rộng. Trong đó, không gian không phải là một bức tranh vải trống. Nó có thể uốn cong và kéo dài, xoắn và biến dạng, dựa trên vị trí và chuyển động của khối lượng trong vũ trụ. Những biến dạng không gian này làm chệch hướng ánh sáng và vật chất, gây ra hiệu ứng mà chúng ta gọi là trọng lực. Với tính tương đối, không gian có thể có hình dạng khác nhau. Có thể sau đó vũ trụ có thể có hình dạng vũ trụ tổng thể, giống như Trái đất, trên toàn bộ, tròn.
Rất rộng, thuyết tương đối rộng sẽ cho phép vũ trụ có một trong ba hình dạng: phẳng, đóng hoặc mở.
Căn hộ là cách chúng ta nghĩ về không gian trong cuộc sống hàng ngày. Đó là không gian Euclide mà chúng ta tìm hiểu ở trường. Không gian phẳng trải dài theo mọi hướng và hai chùm ánh sáng song song sẽ mãi mãi tồn tại song song.
Không gian mở có thể được tưởng tượng là hình yên ngựa. Nó uốn cong theo cách mà nó phân kỳ khi bạn mở rộng ra bên ngoài. Hai chùm ánh sáng ban đầu song song sẽ dần dần tách ra, quay ra xa nhau khi chúng đi ngang qua vũ trụ.
Không gian kín nói chung là hình cầu. Nó hội tụ khi nó kéo dài, do đó các chùm ánh sáng song song cuối cùng sẽ gặp nhau và giao thoa với nhau, giống như các đường kinh độ trên Trái đất.
Cần phải đề cập rằng không ai trong số này phải đối phó với thực tế là toàn bộ vũ trụ đang mở rộng. Sự giãn nở vũ trụ có nghĩa là các điểm trong không gian đang lan rộng theo thời gian. Hình dạng của vũ trụ liên quan đến hình dạng của không gian. Một quả bóng hình cầu có thể mở rộng khi nó được bơm căng, giống như một tấm cao su phẳng có thể được kéo dài và vẫn phẳng. Vì vậy, vũ trụ mở rộng của chúng ta có thể bằng phẳng, mở hoặc đóng cửa.
Do độ cong của không gian bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của khối lượng, hình dạng tổng thể của vũ trụ phụ thuộc vào mật độ trung bình của vật chất bên trong nó. Trong thuyết tương đối rộng, giá trị này được đưa ra bởi tham số mật độ, là tỷ lệ của mật độ quan sát so với mật độ quan trọng của Hồi giáo cần thiết cho vũ trụ phẳng. Nếu tham số mật độ là 1, thì vũ trụ phẳng. Nếu nó lớn hơn 1 thì nó đóng và mở nếu tham số mật độ nhỏ hơn 1. Các phép đo mật độ vũ trụ luôn có giá trị là 1. Đối với giới hạn quan sát, vũ trụ phẳng, như chúng ta đã nghi ngờ từ lâu .
Nhưng có một cách khác để đo hình dạng của vũ trụ, và đó là xem xét kích thước rõ ràng của các vật thể ở rất xa. Tất cả trở lại với hành vi của các chùm ánh sáng song song. Trong một vũ trụ phẳng, các đường thẳng song song nằm song song, vì vậy ánh sáng đến từ hai phía của một thiên hà xa xôi đến với chúng ta theo một đường thẳng. Các góc của chúng so với nhau vẫn giữ nguyên, và do đó, thiên hà xuất hiện như kích thước thật của nó.
Nếu vũ trụ mở, các đường song song phân kỳ với khoảng cách. Vì vậy, ánh sáng từ thiên hà xa xôi của chúng ta trở nên song song hơn khi nó chiếu tới chúng ta. Điều này có nghĩa là thiên hà sẽ xuất hiện nhỏ hơn nó. Nếu vũ trụ bị đóng lại, sự bẻ cong ngược lại của ánh sáng xảy ra và thiên hà sẽ xuất hiện lớn hơn nó.
Trong một bài báo mới được xuất bản trong Thiên nhiên, một nhóm không nhìn vào các thiên hà, mà là những dao động trong Nền vi sóng vũ trụ (CMB). Các CMB là ánh sáng còn sót lại từ vụ nổ lớn, và nó là ánh sáng xa nhất mà chúng ta có thể nhìn thấy trong vũ trụ. Bởi vì điều này, nó là ánh sáng bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi hình dạng của vũ trụ. Quy mô biến động trong CMB được xác định bởi lượng vật chất tối và năng lượng tối trong vũ trụ mà chúng ta biết, vì vậy chúng ta biết sự dao động sẽ xuất hiện lớn như thế nào. Khi nhóm phân tích CMB dữ liệu từ tàu vũ trụ Plank, họ nhận thấy sự dao động lớn hơn dự kiến. Điều này có nghĩa là trong phạm vi chắc chắn 99%, vũ trụ được đóng lại, không phẳng.
Nghiên cứu mới này mâu thuẫn với nhiều nghiên cứu trước đây cho thấy vũ trụ phẳng. Có thể có một số lỗi hệ thống trong dữ liệu Planck mà Lừa làm cho vũ trụ trông cong, nhưng nếu nghiên cứu chính xác, nó chỉ ra một lỗ hổng trong cách hiểu của chúng ta. Hiện tại, hình dạng của vũ trụ không rõ ràng.
Nguồn: Bằng chứng Planck cho một vũ trụ khép kín và một cuộc khủng hoảng có thể xảy ra đối với vũ trụ học, bởi Di Valentino, E., et al.
