宇宙の形について私たちが知っていると思うことはすべて間違っている可能性があります。新しい研究によると、私たちの宇宙は、シーツのように平らである代わりに、大きく膨らんだ風船のように湾曲している可能性があります。
これは、ビッグバンのかすかなエコーである宇宙マイクロ波背景（CMB）からのデータを調べる、Nature Astronomyジャーナルで本日（11月4日）に発行された新しい論文の要約です。しかし、誰もが確信しているわけではありません。 2018年にリリースされたデータに基づく新しい調査結果は、長年の常識と、同じCMBデータセットに基づく別の最近の研究の両方に矛盾しています。
新しい論文によると、宇宙が湾曲している場合、緩やかに湾曲します。そのゆっくりとした曲げは、私たちの生活や太陽系、さらには銀河の周りを移動するために重要ではありません。しかし、そのすべてを超えて、銀河系の近郊を離れて、真っ暗闇の奥深くまで行き、最終的には直線的に移動すると、ループし始め、最初の場所に戻ります。宇宙学者はこの考えを「閉じた宇宙」と呼んでいます。それはしばらくの間存在していますが、宇宙がどのように機能するかについての既存の理論に適合しません。そのため、すべての方向に境界がなく、ループしない「フラットユニバース」のおかげで、ほとんど拒否されました。著者によると、CMBのこれまでにない最高の測定からのデータの異常は、宇宙が結局閉じられているという確かな（しかし絶対的な決定的ではない）証拠を提供しています：マンチェスター大学宇宙学者Eleonora Di Valentino、ローマのサピエンツァ大学宇宙学者アレッサンドロメルキオリとジョンズホプキンス大学の宇宙学者ジョセフシルク。
閉じた宇宙と開いた宇宙の違いは、引き伸ばされた平らなシートと膨張した風船の違いに少し似ているとメルキオッリはLive Scienceに語った。どちらの場合も、全体が拡大しています。シートが拡大すると、すべての点が直線で他のすべての点から離れます。バルーンが膨らむと、その表面のすべてのポイントが他のすべてのポイントから離れますが、バルーンの曲率により、その動きのジオメトリがより複雑になります。
「これは、たとえば、2つの光子があり、それらが閉じた宇宙を並行して移動する場合、それらが出会うことを意味します」とMelchiorriは言いました。
開いた平らな宇宙では、光子は邪魔されずに、相互作用することなく平行なコースに沿って移動します。
メルキオリは、宇宙のインフレの従来のモデルは、宇宙は平らであるべきだと示唆していると語った。スペースの拡張を最初から最後まで、ビッグバンから最初の0.0000000000000000000000001秒まで巻き戻します。そのモデルによれば、スペースがその無限小ポイントから成長するにつれて、信じられないほどの指数関数的拡張の瞬間が表示されます。始めた。そして、その超高速の膨張の物理学は、平らな宇宙を指し示しています。それがほとんどの専門家が宇宙が平らであると信じる最初の理由であると彼は言った。宇宙が平らでない場合、その原始的なメカニズムの物理を「微調整」してすべてを一致させる必要があり、その過程で無数の他の計算をやり直す必要がある、とメルキオリは言った。
しかし、それが必要になるかもしれないと著者は新しい研究で書いた。
これは、CMBに異常があるためです。 CMBは宇宙で最も古いもので、星や銀河などの干渉を遮断するときにすべての空間を埋め尽くす周囲のマイクロ波光でできています。古く、宇宙全体に広がっているので、宇宙の歴史と行動に関する最も重要なデータソースの1つです。そして、最新のデータによれば、CMBの「重力レンズ効果」は予想よりもはるかに多いことがわかりました。つまり、重力はCMBのマイクロ波を既存の物理学で説明できる以上に曲げているようです。
チームが利用しているデータは、Plank実験の2018年のリリースからのものです。これは、CMBをこれまで以上に詳細にマッピングするための欧州宇宙機関（ESA）の実験です。 （新しいデータは、雑誌Astronomy＆Astrophysicsの次号で公開され、ESA Webサイトで現在入手可能です。DiValentinoとMelchiorriは、その取り組みの一部でもありました。）
その余分なレンズを説明するために、Planckコラボレーションは、科学者が宇宙の形成のグループのモデルに「A_lens」と呼んでいる追加の変数を追加しました。物理学との関連はありません」とメルキオッリは言った、つまりアインシュタインの相対性理論にはA_lensパラメータがない。 「私たちが見つけたのは、A_lensを正に湾曲した宇宙で説明できることです。これは、一般相対論で説明できるより物理的な解釈です。」
メルキオリは、彼のチームの解釈は決定的ではないと指摘した。グループの計算によると、プランクのデータは標準偏差3.5シグマ（統計的測定値であり、結果がランダムな偶然によるものではないという約99.8％の信頼度）の閉じた宇宙を指しています。これは、アイデアを確認する前に、通常、物理学者が求める5つのシグマ標準物理学者には十分に及ばない。
しかし宇宙論者の中には、懐疑的である理由がさらにあると述べた。
スタンフォード大学の宇宙学者であるAndrei Lindeは、10月1日にarXivデータベースに公開されたNature Astronomyの論文は考慮に入れられなかったとLive Scienceに語りました（この論文はまだ査読済みのジャーナルに発表されていません。 ）
その論文では、プランクコラボレーションにも取り組んだケンブリッジ大学の宇宙学者であるジョージエフスタチオとスティーブングラットンが、Nature Astronomy論文よりも狭いデータのサブセットを調べました。彼らの分析は曲線世界もサポートしていましたが、Di Valentinoよりも統計的信頼性がはるかに低いため、MelchiorriとSilkはPlanckデータのより大きなセグメントを調べていました。しかし、EfstathiouとGratonが初期の宇宙からの2つの他の既存のデータセットと一緒にデータを調べたとき、彼らは全体として、証拠が平らな宇宙を指し示していることを発見しました。
エフスタチオ紙とグラトン紙について尋ねられたメルキオッリは、作品の注意深い扱いを賞賛しました。しかし、彼はデュオの分析がプランクデータの小さすぎるセグメントに依存していると言いました。そして彼の研究は、600人以上の物理学者が吟味した公的なデータセットではなく、Planckデータの修正（そして理論的には改善された）バージョンに基づいていると指摘しました。
リンデはその再分析を、エフスタチオとグラトンの論文がより優れた方法に基づいていることを示していると指摘した。
エフスタチオは直接引用しないように求めましたが、宇宙が湾曲している場合、いくつかの問題が発生することをLive Scienceへのメールで指摘しました-初期の宇宙からの他のデータセットと矛盾し、宇宙の観測された速度に矛盾を生じます拡張ははるかに悪い。グラットン氏は同意したと述べた。
Melchiorriはまた、クローズドユニバースモデルが物理学に多くの問題を引き起こすことにも同意しました。
「私が閉鎖宇宙を信じているとは言いたくない」と彼は言った。 「私はもう少し中立的です。データと新しいデータが何を言うかを待ちましょう。今は矛盾があると私は信じています。私たちは注意して、何がこの矛盾を生み出している」と述べた。
