Scientia

Universul s-a născut, susţin fizicienii, acum fix 13,73 miliarde de ani printr-o explozie primordială denumită Big Bang. De atunci Universul este în continuă expansiune. Dar ce formă are Universul astăzi? În ce fel a evoluat acesta după momentul naşterii sale?

La sfârşitul acestui articol nu veţi şti cu certitudine care este răspunsul la întrebarea: care este forma Universului? Nu pentru că nu vrem să-l spunem, ci pentru că este o întrebare care-şi aşteaptă încă răspunsul definitiv. Cu toate acestea, o să vorbim despre o teorie larg acceptată astăzi şi care se bazează pe date colectate de sonda spaţială WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe).

Cele trei teorii privind forma Universului sunt: teoria Universului plat, teoria Universului închis (sferic) şi teoria Universului deschis (în formă de şa).

Sonda spaţială WMAP

Generalităţi privind geometria Universului

Forma Universului este determinată de "lupta" dintre expansiunea în care se află acesta şi forţa gravitaţională. Rata expansiunii este exprimată de constanta lui Hubble, H_o, în timp ce tăria gravitaţiei depinde de densitatea materiei. Dacă densitatea Universului este mai mică decât o densitate critică, ce este proporţională cu pătratul constantei lui Hubble, atunci Universul va fi în expansiune pentru totdeauna. Dar datele colectate de sonda spaţială WMAP indică faptul că expansiunea Universului este în fapt accelerată, ceea ce implică existenţa unei forme stranii de materie denumite energie neagră.

Datele furnizate de WMAP indică faptul că densitatea Universului este egală cu densitatea critică şi, prin urmare, Universul este plat.

Universul plat

Densitatea Universului determină geometria acestuia. Dacă densitatea Universului este egală cu densitatea critică amintită mai sus, atunci înseamnă că Universul este plat, ca o foaie de hârtie. Pe baza datelor colectate de către sonda spaţială WMAP s-a stabilit că, într-adevăr, Universul este plat, cu o eroare de maxim 2%. Universul plat este infinit şi este descris de spaţiul euclidian. În acest tip de univers liniile paralele sunt întotdeauna paralele, suma unghiurilor unui triunghi este de 180⁰.

Reprezentările formelor posibile ale Universului (sferic, în formă de şa şi plat)
credit: Wikimedia Commons

Ω, din imaginea de mai sus, este parametrul de densitate. Dacă Ω=1, atunci Universul este plat.

Cum ştim că Universul este plat? (eng.)

Universul închis, sferic

Acest tip de Univers presupune că densitatea Universului este mai mare decât densitatea critică. Acest lucru înseamnă că un corp aflat în mişcare prin Univers (un foton, de exemplu), până la urmă se va întoarce în punctul său de plecare. În universul închis liniile paralele converg până la urmă, iar triunghiul are suma unghiurilor mai mare de 180⁰.

Date privind staţia spaţială NASA - WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe)

1. WMAP a realizat harta radiaţiei cosmice de fond.

2. WMAP a determinat vârsta Universului: 13,73 miliarde ani.

3. WMAP a determinat curbarea spaţiului, furnizând date suficiente pentru a determina forma Universului.

4. WMAP a furnizat datele pe baza cărora se consideră că Universul este constituit în proporţie de 72,1% din energie neagră şi în proporţie de 22,3% din materie neagră.

5. Începând cu anul 2000, cele mai citate trei lucrări din domeniul fizicii şi astronomiei au legătură cu datele ştiinţifice furnizate de WMAP.

Harta radiaţiei de fond, realizată de WMAP

Universul deschis, în formă de şa

Universul deschis implică o densitate a Universului mai mică decât cea critică, având o formă de şa. În acest Univers liniile paralele devin divergente, iar suma unghiurilor dintr-un triunghi este mai mică decât 180⁰.

Încă o dată, teoria actuală, bazată pe măsurătorile efectuate asupra radiaţiei cosmice de fond de către sonda spaţială WMAP arată că Universul este plat.