宇宙は星、銀河、星雲で満たされた一見無限の海です。その中には、歴史を通じて物語に影響を与えてきたパターンや星座が見られます。しかし、まだ理解されていない宇宙パターンが1つあります。まだ答えられていない質問：宇宙の形は何ですか？私たちは知っていると思っていましたが、新しい研究はそれ以外のことを示唆しており、宇宙論の危機を指摘する可能性があります。
初期の天文学者の多くは、宇宙は星の球体であり、太陽系を囲み、固定された不動の地球を中心としたものであると考えていました。しかし、何世紀にもわたって天文学者たちは、私たちの太陽が銀河内の数十億の1つにすぎないことを発見しました。創造の形の問題は論点のように思われました。空の空間に星や銀河が存在しました。スペースとは、何もない空白のキャンバスです。フラット、ユークリッド、構造の欠如。
その後、1900年代の初めに、アルバートアインシュタインは彼の一般相対性理論を発展させました。その中で、スペースは空白のキャンバスではありませんでした。それは、宇宙における質量の位置と運動に基づいて、曲がったり、伸びたり、ねじれたり、変形したりすることができます。これらの空間的変形は、光と物質を偏向させ、重力と呼ばれる効果を引き起こします。相対性があれば、空間はさまざまな形をとることができます。そのとき、地球が全体として丸いのと同じように、宇宙は全体的な宇宙の形を持つことが可能でした。
非常に広く言えば、一般相対性理論により、宇宙は平らな、閉じた、開いた3つの形状のいずれかを持つことができます。
フラットは、私たちの日常生活における空間の考え方です。それは私たちが学校で学ぶユークリッド空間です。平らな空間はすべての方向に均等に広がり、2つの平行な光線はいつまでも平行のままです。
オープンスペースはサドル型として想像できます。それはあなたが外側に伸びるにつれてそれが発散するような方法で曲がります。最初は平行であった2本の光線は、徐々に広がり、宇宙を横切るときに互いにわずかに離れます。
閉じた空間は一般に球形です。伸びると収束し、最終的には平行な光線が地球の経度線のように出会い、交差します。
これらのどれもが宇宙全体が拡大しているという事実に対処する必要がないことは言及されるべきです。宇宙の膨張とは、空間内のポイントが時間の経過とともに分散していることを意味します。宇宙の形は空間の形を扱います。球状のバルーンは、平らなゴムのシートを伸ばして平らに保つことができるのと同じように、膨らませると拡張できます。したがって、私たちの拡大する宇宙は、平らな、開いた、または閉じたものになる可能性があります。
空間の曲率は質量の存在によって影響を受けるため、宇宙の全体的な形状は、その中の物質の平均密度に依存します。一般的な相対性理論では、この値は密度パラメータによって与えられます。これは、宇宙が平坦になるために必要な「臨界密度」に対する観測された密度の比率です。密度パラメータが1の場合、ユニバースはフラットです。 1より大きい場合は閉じられ、密度パラメータが1未満の場合は開かれます。宇宙密度の測定値は常に1の値を示しています。観測の限界まで、宇宙は平坦であると長い間考えてきました。
しかし、宇宙の形を測定する別の方法があります。それは、非常に遠くにある物体の見かけのサイズを調べることです。それはすべて、平行光線の振る舞いに戻ります。平らな宇宙では、平行線は平行のままなので、遠方の銀河の2つの側面から来る光は、直線で私たちに到達します。互いに対する角度は同じままなので、銀河は実際のサイズとして表示されます。
宇宙が開いている場合、平行線は距離とともに分岐します。したがって、遠方の銀河からの光は、私たちに到達するにつれてより平行になります。これは、銀河が実際よりも小さく見えることを意味します。宇宙が閉じている場合、反対の光の曲がりが発生し、銀河はそれよりも大きく見えます。
で発行された新しい論文で 自然、チームは銀河ではなく、宇宙マイクロ波背景（CMB）。の CMB ビッグバンからの残光であり、宇宙で見ることができる最も遠い光です。このため、宇宙の形に最も影響を受ける光です。変動の規模 CMB 宇宙の暗黒物質と暗黒エネルギーの量によって決定されます。つまり、変動がどの程度現れるかがわかります。チームが分析したとき CMB Plank宇宙船からのデータでは、変動が予想よりも大きいことがわかりました。つまり、99％の確実性の範囲内で、宇宙は平らではなく閉じられています。
この新しい研究は、宇宙が平らであることを示す以前の多くの研究と矛盾しています。宇宙が曲がって見えるようにするPlanckデータに体系的なエラーがあるかもしれませんが、調査が正確であれば、それは私たちの理解のギャップを示しています。今のところ、宇宙の形ははっきりしていません。
ソース：閉じた宇宙と宇宙論の危機の可能性に関するプランクの証拠、Di Valentino、E.他
