Das Universum mag formlos erscheinen, weil es so riesig ist, aber es hat eine Form, die Astronomen beobachten können. Also, wie ist es geformt?
Physiker denken, die Universum ist flach. Mehrere Beweislinien weisen auf dieses flache Universum hin: Licht, das von der Urknalldie Expansionsrate des Universums an verschiedenen Orten und die Art und Weise, wie das Universum aus verschiedenen Blickwinkeln „aussieht“, sagten Experten gegenüber WordsSideKick.com.
David Spergel (öffnet in neuem Tab), ein theoretischer Astrophysiker und emeritierter Professor für astrophysikalische Wissenschaften an der Princeton University, untersucht seit Jahrzehnten die Form des Universums. In einer Studie aus dem Jahr 2003, veröffentlicht in Das Astrophysikalische Journal (öffnet in neuem Tab)Spergel maß Unregelmäßigkeiten im kosmischen Mikrowellenhintergrund (CMB), Licht, das vom Urknall übrig geblieben ist, das von der Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) der NASA und später von der Raumsonde Planck der Europäischen Weltraumorganisation beobachtet wurde.
Die Mengen an positiver und negativer Energie in einem flachen Universum sind genau gleich und heben sich daher gegenseitig auf. Wenn das Universum eine Krümmung hätte, wäre eine höher als die andere. „Ein flaches Universum entspricht einem Universum ohne Energie“, sagte Spergel gegenüber WordsSideKick.com.
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In diesem Fall deuteten die WMAP-Messungen der CMB-Schwankungen darauf hin, dass das Universum sowohl unendlich als auch flach war. Spergel verglich diese Messungen auch mit denen der Raumsonde Planck der Europäischen Weltraumorganisation, was die möglichen Formen des Universums weiter einschränkte.
„Wir können die Krümmung mit einer gewissen Unsicherheit messen, also können wir mit einer gewissen Unsicherheit sagen, dass die Krümmung null ist“, sagte Spergel. „Während wir die Unsicherheit verringern können, schränken wir bestenfalls die Geometrie ein.“
Ein weiterer Grund, warum Spergel davon überzeugt ist, dass das Universum flach ist, ist seine schnelle Expansion, die von der eingefangen wird Hubble-Konstante. Weil das Universum als kompakte Kugel entstanden ist Angelegenheit Um sich mit bemerkenswerter Geschwindigkeit nach außen auszudehnen, machte all diese Dehnung es flach oder zumindest so flach wie möglich.
Ein Beweis für die Ebenheit des Universums zeigt sich auch in der sogenannten kritischen Dichte. Bei der kritischen Dichte wäre ein hypothetisches Universum flach und würde schließlich aufhören, sich auszudehnen, aber erst nach einer unendlichen Zeit, so die Technische Universität Swinburne (öffnet in neuem Tab) in Australien. Wenn ein hypothetisches Universum dichter wäre, wäre es wie eine Kugel gekrümmt und würde schließlich aufgrund dessen in sich zusammenfallen Schwere – ein vorgeschlagenes Phänomen, das als „Big Crunch“ bekannt ist.
Aber alle Messungen unseres realen Universums deuten darauf hin, dass es knapp unter der kritischen Dichte liegt, was bedeutet, dass das Universum sowohl flach ist als auch sich unbegrenzt ausdehnen wird.
Noch ein weiterer Beweis deutet darauf hin, dass das Universum flach ist: Es ist isotrop, was bedeutet, dass es aus jedem Blickwinkel gleich aussieht. Anton Chudaykin (öffnet in neuem Tab)Ein Physiker am Institut für Kernforschung in Russland und Kollegen untersuchten die Daten zu Schwingungen in normaler oder „baryonischer“ Materie sowie Modelle zur Entstehung von Atomkernen, die schwerer als Wasserstoff sind, kurz nach dem Urknall, um abzuschätzen die Krümmung des Universums.
„In unterschiedlichen Geometrien entwickeln sich Materie und Licht unterschiedlich, was es uns ermöglicht, die dreidimensionale Form des Universums aus Beobachtungsdaten zu extrahieren“, sagte Chudaykin gegenüber WordsSideKick.com.
Die Forschung, veröffentlicht in der Zeitschrift Körperliche Überprüfung D (öffnet in neuem Tab), fanden heraus, dass das Universum mit einer Genauigkeit von 0,2 % flach war. „Die von uns gesammelten Daten zeigen, dass die räumliche Krümmung gleich Null ist“, schrieben die Forscher in der Studie. „Das impliziert, dass unser Universum innerhalb der statistischen Unsicherheit unendlich ist.“