Kosmologická krize? Vesmír by mohl mít tvar koule  
Anomálie v gravitačním čočkování reliktního záření vesmíru je možná jenom divný šum v datech. Anebo je to zásadní problém, který je možné pěkně vysvětlit tím, že náš vesmír není plochý, ale má tvar rozpínající se koule. Kdyby to tak bylo, tak rovnou můžeme zahodit kosmologické modely do koše a udělat si nové.
Reliktní záření vesmír podle data observatoře Planck z roku 2018. Kredit: ESA.
Reliktní záření vesmír podle data observatoře Planck z roku 2018. Kredit: ESA.

Kdepak bláznivé zrychlování a zpomalování rozpínání vesmíru, kolem něhož poletují duchové temné energie. Tohle by mohla být skutečná kosmologická krize, která hrozí zbortit naše představy o fungování vesmíru. Alespoň podle autorů studie, v níž nejde o nic menšího nežli o tvar samotného vesmíru.


Určování tvaru objektů, které nás obklopují, není právě snadné. Dodnes není úplně jisté, jaký tvar má vlastně Mléčné dráha. A to je v okolním vesmíru celá řada podobných galaxií, na které se můžeme podívat. Asi nepřekvapí, že ještě mnohem problematičtější je určování tvaru celého našeho vesmíru, v němž žijeme. Dlouhé roky pozorování a kosmologické modelování dovedly fyziky k představě, že je vesmír plochý. Když se v takovém vesmíru vydá na cestu nezměrnými dálavami foton, tak by měl letět rovně, pokud ho něco nevychýlí z kurzu.

Eleonora Di Valentino. Kredit: E. Di Valentino.
Eleonora Di Valentino. Kredit: E. Di Valentino.


Astronomka Eleonora Di Valentino z britské Manchester University a její kolegové ovšem tvrdí, že vesmír plochý není. S využitím v loni zveřejněných dat evropské vesmírné observatoře Planck dokládají, že náš vesmír má tvar rozpínající se koule, takže je zakřivený a uzavřený. Pokud by v takovém vesmíru vyletěl foton a nic by se mu nepřipletlo do cesty, tak by měl za nesmírně dlouhou dobu dorazit do stejného místa, odkud vyrazil. Jejich výzkum uveřejnil časopis Nature Astronomy.


Zní to jednoduše a vlastně to odpovídá dětským představám o vesmíru. Pokud ale mají Di Valentino a spol. pravdu, tak tu máme plnotučnou kosmologickou krizi a budeme muset drasticky předělávat kosmologické modely. Badatelé vyšli z toho, že na záření působí gravitace, jak to známe například z gravitačních čoček, které jsou ve vesmíru všude kolem nás. Ve své studii se přitom zaměřili na reliktní mikrovlnné záření vesmíru (CMB), které pozoruje observatoř Planck. Je to nejstarší detekovatelné záření ve vesmíru, které vzniklo asi 380 tisíc let po Velkém třesku.

 

Vesmírná observatoř Planck. Kredit: ESA/NASA.
Vesmírná observatoř Planck. Kredit: ESA/NASA.

Z pozorování observatoře Planck a obzvláště z dat zveřejněných v roce 2018 plyne, že reliktní záření je gravitačně čočkováno silněji, než by podle stávajících modelů mělo být. Tým Planck Collaboration tomu říká anomálie Alens a doposud šlo o velkou záhadu. Podle týmu Di Valentino by tuhle anomálii mohlo vysvětlit, když by vesmír měl tvar koule. Jsou přesvědčeni, že takový tvar vesmíru nabízí solidní fyzikální argumenty pro pozorovanou anomálii.


Tak jednoduché to ale zase nebude. Všechny ostatní dosavadní analýzy dat observatoře Planck, včetně dat z roku 2018, dospěly k závěru, že naše kosmologické modely jsou ok, tedy včetně předpokladu plochého vesmíru. S vesmírem ve tvaru koule rovněž nesouhlasí výzkumy temné energie založené na baryonových akustických oscilacích, ani pozorování takzvaného kosmického střihu (cosmic shear), což jsou drobné poruchy v pozorovaných obrazech z hlubokého vesmíru, které působí slabé gravitační čočky.


Zatím prakticky všechno hraje ve prospěch plochého vesmíru. S jedinou výraznou výjimkou, kterou představuje právě zmíněná anomálie Alens. Klidně se může stát, že tahle anomálie je jenom divný šum v datech z dávného vesmíru. Anebo ukáže, že jediná výjimka může rozbít celé kosmologické modely. Brzy se jistě dozvíme víc. 

Literatura
Science Alert 5. 11. 2019, Nature Astronomy online 4. 11. 2019.

Datum: 05.11.2019
Tisk článku

Živý vesmír - Kde jsme? Kdo jsme? Kam směřujeme? - Elgin Duane
 
 
cena původní: 299 Kč
cena: 257 Kč
Živý vesmír - Kde jsme? Kdo jsme? Kam směřujeme?
Elgin Duane
Související články:

Tajemství Chladné skvrny a největší prázdnota ve vesmíru     Autor: Stanislav Mihulka (23.04.2015)
Vědci potvrdili, že vesmír nemá žádný preferovaný směr     Autor: Stanislav Mihulka (23.09.2016)
Astronomové tvrdí, že žijeme v obrovské vesmírné prázdnotě     Autor: Stanislav Mihulka (18.06.2017)



Diskuze:

Návratu paprsku brání expanze

Pavel Dude,2019-11-10 00:17:32

To říkám také, že vesmír má tvar koule, viz https://www.forum.exospace.cz/viewtopic.php?f=30&t=1630
Ale pokud vyšleme paprsek, tak se za několik miliard roků dostane do oblasti, která se od nás vzdaluje rychlostí větší než c, takže se vrátit nemůže, ani kdyby tam bylo zrcadlo.

Odpovědět

Cas

Jiri Coupek,2019-11-08 14:26:32

Problém je, že se nedíváme do dálky!
Při pohledu do vesmíru se díváme do minulosti. Minulost všeho je od určitého data stejná. Je to dáno tím, že všechno začíná v jednom časovém počátku. V toto případě jen došlo nahrazení vzdálenosti, teplotou. Ale i ta byla na počátku stejná!

Mou minulostí stejně jako každého člověka jsou moji rodiče. A to, že všechny buňky mají v historii společný bod neříká nic o tom jaký společný tvar mají dnes, v budoucnu.

Odpovědět

Mohol by sa k clanku vyjadrit niekto fundovany?

Radoslav Porizek,2019-11-06 23:05:37

Vesmir nie je plochy ani nema tvar gule,to su nepresne terminy.
Spravne sa bavime o krivosti priestoru, v ktorom sa vesmir nachadza.

Neviem ci sa nieco medzicasom zmenilo, ale nas na kozmologii kedysi ucili, ze vesmir homogenny a izotropny (ked sa spriemeruje cez 50 000 galaxii). Taketo symetrie mozu existovat len vo vesmire ktoreho priestor ma vsade homogennu krivost:
A) nulovu krivost priestoru - to zodpoveda zjednodusenej predstave plocheho vesmiru, teda vesmiru z nezakrivenym priestorom
B) konstatnu kladnu krivost priestoru- to zodpoveda zjednodusenej predstave gule, teda priestor by mal rovnake zakrivenie, ake ma povrch 4-rozmernej gule.
C) konstatnu zapornu krivost priestoru - tu uz nemame zjednodusujuci analog. Kazdy povrch telesa ma nejake zakrivenie, ale nie kazde zakrivenie sa da reprezentovat povrchom.

Nie je mi teda jasne, preco by kladne zakriveny priestor (pripad B) mal vytvarat kozmologicku krizu: jedine ze by sa teda medzicasom prislo na nieco, co mi nuiklo, co pripad B vylucuje.

Vyjasnil by mi to niketo?

Odpovědět


Re: Mohol by sa k clanku vyjadrit niekto fundovany?

Marek Fucila,2019-11-09 01:39:59

Zjavne to nikto nevyjasnil, ale rozumiete tomu viac ako ja, tak sa opýtam k bodu B. :-)
Ak by to bol povrch guľe, ktorá expanduje, je správne predpokladať, že to zakrivenie s časom klesá?

Odpovědět


Re: Re: Mohol by sa k clanku vyjadrit niekto fundovany?

Radoslav Porizek,2019-11-11 23:10:11

No ono je ten povrch gule take zjednodusenie, ako si predstavit krivociary priestor.
.
Nas priestor nemusi mat velkost zakrivenia zodpovedajucu povrchu gule s polomerom vesmiru - typol by som si, ze namerali/odhadli zakrivenie, ktore tomuto zakriveniu nezodpoveda - ale nie som si isty.
.
Rozpinanie vesmiru sa popisuje ako a(t)*G , kde a(t) je skalovaci parameter a G je staticka geometria. Nieco sa mi teraz mari, ze sa skalovanim geometrie velkost krivosti nemeni, ale urcite to neviem.
.
Takze chcelo by to niekoho fundovanejsieho - alebo ja trosku poguglim az bude cas. ;)

Odpovědět


Re: Mohol by sa k clanku vyjadrit niekto fundovany?

John Mccain,2019-11-12 18:43:12

Chápu, že vás odmalička všichni učí, že všechno musí mít nějakou formu a tvar.
Představte si, že vesmír není koule ani hranol ani krychle. Protože to není objekt. Není to prostor v uzavřené krabici jestli si rozumíme. Vesmír je nekonečné energetické pole možností. Nemá žádné hranice ani tvar, tak jako vědomí. Má vědomí nějaký počátek nebo konec? Má nějakou formu nebo hranice?

Odpovědět

Jiří Pospíšil,2019-11-06 09:40:41

Jo a ještě jedna věc. Jsem dalek diskuse o pravdě. já psal o převládajícím názoru. Do toho modního pletení si tvrzení a názoru s pravdou nechci být zatahován. Hypotéza o skutečnosti a shoda se skutečností na základě jedné pozorované odchylnosti ještě není pravda ani vzdáleně. Pravdu nechme věřícím, kteří mají jasně napsáno, kdo je pravda a nápisu na prezidentské vlajce, také zjednodušenému citátu z nezařazené knihy bible. Nebo jednoduchým tvrzením, která můžeme přímo ověřit.

Odpovědět

Pane Prokeši

Jiří Pospíšil,2019-11-06 09:27:15

Jak plochého, jako třeba kulatý bochník, nebo kulatý střep z koule mléčného skla koule na levném svítidle? Kterým směrem je ten prťavý rozměr. A který směr je ten doprava, dejme tomu vzhledem ke směru Severky a ještě nějaké jiné hvězdy, abychom věděli a trochu se vyhnuli ošidnostem na naší dvakrát rotující zemi. Rotaci ve vztahu slunce ke galaxii zatím pomiňme.
Můžete napsat nějaký poměr té placatosti?
A do jaké míry je reliktní záření určující pro tvar vesmíru a proč? Nebyl to jen předpoklad, že přichází ze všech směrů rovnoměrně? Vycházející z představy, že když to bouchlo, tak vše bylo uprostřed, když to bylo bodové a tak jsme vlastně všichni uprostřed, při tom rozlétání. Co když jsme byli (tedy to místo, na kterém se nacházíme, drobet vlevo a tak je toho zbytkového záření drobet víc zprava, ať už je pravo, kde ještě řeknete, protože to tu ještě řečeno nebylo.) Zatím se od nás vše vzdalovalo tím rychleji, čím to bylo dál. (Tedy s výjimkou mlhoviny v Andromedě, která je galaxií a míří se s námi srazit.)
A není trochu brzo z jediného, krátkou dobu prováděného čočkování dělat závěry? Co když má nestejná intenzita reliktního záření nějaké jiné, nám ještě neznámé důvody? Co když je prostě předpoklad konstantní všesměrovosti tohoto záření od počátku mylný? A vidíte, já myslel, že čočkování se týká spíše světla, případně že je popisováno u radioteleskopů ze záření z velkých objektů a ne záření reliktního. Prostě by to chtělo víceříkající článek.
Jinak skončíme jako Svatební cesta do Jiljí. (A tomuhle bordelu se říká Vesmír.)

Odpovědět


Re: Pane Prokeši

Marek Fucila,2019-11-09 01:33:34

Zaujímavé otázky a odpovede na väčšinu zrejme nikto nepozná.
Ja len k tomu predpokladu o bodovom výbuchu. To je síce populárny obraz veľkého tresku, ale akurát minule to nejaký kozmológ vysvetľoval, že s tým nepočíta väčšina modelov, a že žiadna singularita na začiatku sa nepredpokladá. Vesmír mohol byť už v čase veľkého tresku nekonečný (to sa nevie). Nikto neprdpokladá, že sa nachádzame v nejakom špeciálnom mieste (okrem pobožných ľudí...:-)), a teda ani nie sme kúsok od stredu, ktorý nikde nie je.
Ide o to, že vesmír je práveže všetkými smermi rovnaký. Takmer úplne. Úplne síce nie, ale takmer tak dokonalo, že sa predpokladá niekdajšia interakcia častíc, ktoré k nám posielajú fotóny z protiľahlých strán. To reliktné žiarenie je tiež takmer rovnaké (mikrovlnné) svetlo zo všetkých strán. Fluktuácie v ňom sú len stotisícinové rozdiely. Aj keď z obrázkov to pôsobí, ako by bolo to svetlo fľakaté. Pri slabej anténe svieti odvšadiaľ totožne.

Odpovědět

Pro pana Pospíšila

Pavel Prokes,2019-11-05 22:31:29

Autor má pravdu. Fluktuace v reliktním záření odpovídají velmi dobře modelu plochého vesmíru s malou kladnou křivostí.

Odpovědět


Re: Pro pana Pospíšila

Radoslav Porizek,2019-11-06 23:08:04

Nejaky argument preco by to tak malo byt, alebo zdroj, kde je to odvodnene?
Preco by kladna krivost priestoru mala sposobovat nehomogenity v rekliktnom ziareni?

Odpovědět

No jo.

Jiří Pospíšil,2019-11-05 18:41:42

Ale autor ten článek píše pěkně zmateně. Žádná převládající představa, že by byl vesmír plochý, ve skutečnosti neexistuje. A vše co píše dál, že je jako možnost, platí jen, když by to bylo o povrchu koule.
Tak a diskutujte.

Odpovědět


Re: No jo.

Stanislav Poutník,2019-11-05 20:58:01

Takže ne uvnitř koule, ale na jejím povrchu, vnitřním nebo vnějším? Takže můžeme být jen průmět ze středu na vnitřní povrch se zrcadlovým zobrazením na vnějším povrchu koule z pohledu z vně koule. :D

Odpovědět


Re: No jo.

Marek Fucila,2019-11-05 21:21:20

Rieši sa tam aj polomer tej gule? Aký veľký je náš viditeľný vesmír vyhľadom na veľkosť tej gule? Predpokladám, že povrch nekonečne veľkej guľe je lokálne nerozoznteľný od rovnej plochy. Tak zrejme nejaké zakrivenie z dát odhadujú, a teda mal by byť aj nejaký odhad, koľko percent vesmíru vlastne vidíme. (Alebo si len moc zjednodušujem predstavu povrchu 4D guľe?)

Odpovědět


Re: Re: No jo.

Jiri Naxera,2019-11-06 13:09:42

Ten původní článek jsem ještě nečetl, tak jen pár obecných poznámek.

Pravděpodobně bude řeč o topologii koule resp povrchu 4D koule. Její povrch je celkem jednoduchý = Pythagorku známe, takže x^2 + y^2 + z^2 + a^2 = r^2.
Dále pokud se bavíme o kouli resp 4kouli, tak se obvykle mluví o topologii která si neláme hlavu s rozměry, takže to můžete pak jakkoli deformovat.
(to x,y,z,a jsou obecně křivočaré souřadnice, abyste získal konkrétní vzdálenosti, potřebujete mít ještě nadefinovanou metriku)

Co je zajímavější jsou jiné vlastnosti. Na celém povrchu koule nemůžete definovat plochou metriku například, což ale třeba na jakkoli rozměrném toru ano. Nebo na povrchu koule (ani 3D) nemůžete spojitě definovat vektorové pole (pro popularizaci: zkuste na tenisovém míčku "učesat" chloupky, vždycky tam budete mít nějaké místo které je špatně)

Ale jinak to píšete správně - povrch koule (i konečné, jde přece o limitu) je lokálně nerozeznatelný od plochého prostoru.

Odpovědět


Re: Re: Re: No jo.

Jiri Naxera,2019-11-06 13:25:01

https://www.nature.com/articles/s41550-019-0906-9 Paywall :-(
Ale podle abstraktu je podstatná pozitivní křivost, je sice řeč o pozitivní křivosti, ale moje matematické znalosti jsou příliš chabé abych znal odpověď jestli něco jiného než (povrch) hyperkoule dává smysl.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: No jo.

Marek Fucila,2019-11-09 00:47:29

Ďakujem. Keď vlastne nevieme akú veľkú časť vesmíru vidíme, tak mi napadá, že ani nebudeme schopní určiť ten tvar.
Teda moja prvoplánová predstava bola, že plochý vesmír znamená rovinu (3D) a že teraz odhadujú tvar na 3D povrch 4D gule. (A zo zakrivenia by sme vedeli odhadnúť, akej veľkej.) 4D si predstaviť neviem, ani keď si pridám daľší člen do rovnice, ale ak použijem analógiu s mravcami, tak klasická predstava by mala byť, že sa mravce pohybujú po 2D rovine, a všade kam dohliadnu vidia len rovinu. Analýzou reliktného žiarenia zistili, že je tam zakrivenie, teda mravce sa lepšie pozrú do diaľky a zistia, že vlastne chodia po 3D guli.
Lenže ako taký mravec rozlíši, či stojí na vrchole oválnej hory alebo na skutočnej guli, keď nevidí dosť ďaleko a reálne sa z toho vrcholu ani nevie pohnúť?
Teda keby mal 2D vesmír tvar deky položenej na tráve a mravec sa dostane na správnu vypuklinu a vidí len pár cm okolo seba, nezistí, či je to zakrivenie tvarom celej deky. Ak je malé, môže si predstavovať veľkú guľu, toroid, valec, čokoľvek...
Aj keď ak to meranie ukázalo dokonalo rovnaké zakrivenie všetkými smermi od nás (netuším), asi nie je silný dôvod prdpokladať, že akurát náhodne stojíme presne na "špici guľatej hory". Ale ak je to zakrivenie maličké, možno sme v "zvrásnenej 3D ploche" alebo s kľudom aj na povrchu 4D guľe, a možno aj tá ešte k tomu nemusí byť hladká, ale povedzme ako golfová loptička, alebo ako naša Zem.
Topológii rozumiem len do tejto miery. Súradnice si tiež viem predstaviť len lineárne a kolmé, tak možno to vidím moc laicky a niektoré načrtnuté možnosti možné nie sú, alebo ich je možno viac ako ich tu uvažujem. :-) Fakt je ten, že ak sa človek postaví na 3D guľu akéhokoľvek rozmeru a nemá možnosť sa pohnúť, tak nikdy pohľadom nezistí, či stojí na guli alebo len na poľguli. Ale zas ak pozoruje dokonalé zakrivenie a nevidí pokračovanie priestoru mimo zakrivenia (nevidí podložku, na ktorej by tá polguľa spočívala), tak Ockham radí predpokladať že je to guľa.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: No jo.

Marek Fucila,2019-11-09 01:11:58

A to mi ešte napadá kacírskejšia predstava. Máme tu hypotézu bublajúceho multiverza. Čo ak je aj multiverzum ako bublinková fólia? Tá sa predpokladám vytvára z hladkej fólie nafúknutím jednotlivých bubliniek (asi skôr vylisovaním). Ale ak by šlo o nafukovanie, pôvodne plochý krúžok získa postupne tvar polguľe, až sa stane guľou, a tá sa bude zväčšovať až do nekonečna (kým nepraskne:-)). V takom prípade by sme mohli vidieť rôzne zakrivenie podľa toho, ako ďaleko (do minulosti) sa pozeráme. Najskôr nulové, potom narastajúce, a následne by sa zas zmenšovalo.
A možno sa tak chápe tá inflácia. Neviem. :-) Tipujem, že zaujímavá fáza nafukovania by prebehla skôr ako by sa objavilo svetlo. A že rozpínajúci sa zakrivený vesmír sám o sebe znamená, že nakoniec budeme pozorovať len zmenšovanie zakrivenia.

Odpovědět

3D ci 4D?

Peter Somatz,2019-11-05 16:14:40

Je to gula v 3D, ze ked foton "virtualne" vyjde jednou stranou tak sa "objavi" na protilahlej, alebo je to v 4D?

Celkovo mam pocit, ze to zrychluce sa rozpinanie vesmiru je len "zobrazenie". Ale realita by mohla byt ina. T.j. keby sa niekto raketou vydal zo zeme prec (v < c), tak po velmi dlhej dobe by sme aj jeho videli zrychlovat a vzdalovat sa v > c, pritom on by siel stale tou istou rychlostou.

Odpovědět


Re: 3D ci 4D?

Jiri Naxera,2019-11-06 16:27:54

Presne jak to pisete, kdyz poslete foton jednim smerem, mel by se za chvili vratit z druheho. Samozrejme ze si "chvili" pockate (u modelu s cyklickym vesmirem to vychazelo nekde do faze smrstovani), v pripade zrychlene expanze se nemusi vratit nikdy (proste rozpina se to rychleji nez to leti).

k druhemu odstavci - nejsem expert na obecnou relativitu takze to berte s rezervou, ale vzajemna rychlost vzdalenych objektu neni az takovou jednoznacnou samozrejmosti jak by se nam mohlo zdat.
A koukam ze i u expertu to neni uplne jednoduche tema https://arxiv.org/abs/gr-qc/0506032

Odpovědět

Lenka Filipova to už vedela pred 39 rokmi, že vesmír je guľa:)

Tomilee Trník_,2019-11-05 15:48:39

Lenka Filipova to už vedela pred 39 rokmi, že vesmír je guľa:)
a ja som si to uvedomil len nedávno, a zverejnil som to 7 dní pred ich článkom:)
jaka náhoda:)

https://dennikn.sk/blog/1627581/lenka-filipova-a-teoria-relativity-zamilovana/
„ten okamžik trval celý světelný rok“ spieva Lenka a ja som si pred 22 rokmi ťukal na čelo, „veď to je dĺžková miera, nie časová!“ A až nedávno som pochopil, že ja som ten čo to nepochopil:) Zabudol som totiž na Einsteina..

ale tak schválne, kolko rokov by to fotónu podla vás trvalo? môj výpočet je čisto praktický bez fantázie(klik na moj blog link vyssie) danke

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace