Az univerzum alakja
Az Univerzum alakját nem lehet hétköznapi kifejezésekkel tárgyalni, mert minden kifejezésnek az einsteini relativitáselmélet fogalmainak kell lennie. A világegyetem geometriája tehát nem a mindennapi életünkben megszokott euklideszi geometria.
A speciális relativitáselmélet szerint nem lehet megmondani, hogy két különböző esemény egy időben történik-e, ha ezek az események térben elkülönülnek egymástól. A speciális relativitáselmélet szempontjából naiv dolog "a világegyetem (egy adott időpontban fennálló) alakjáról" beszélni. Az egyidejűség relativitása miatt nem beszélhetünk a tér különböző pontjairól úgy, mint amelyek "az idő ugyanazon pontján" vannak, és ezért nem beszélhetünk "a világegyetem alakjáról egy adott időpontban" sem.
Az asztrofizikusok azt a kérdést teszik fel, hogy az univerzum egy adott modellje összhangban van-e azzal, amit az univerzum megfigyelései és mérései alapján tudunk. Ha a megfigyelhető világegyetem kisebb, mint a teljes világegyetem (egyes modellekben sok nagyságrenddel kisebb vagy akár végtelenül kicsi), akkor a megfigyelés az egésznek csak egy részére korlátozódik.
A világegyetem alakjának vizsgálata két részre osztható:
- helyi geometria, amely különösen a világegyetem görbületére vonatkozik, különösen a megfigyelhető világegyetemben, és
- globális geometria, amely a világegyetem egészének topológiájára vonatkozik, és amelynek mérése nem biztos, hogy lehetséges.
A megfigyelhető világegyetem az alapja a világegyetem bármely modelljének teszteléséhez. Ez egy gömb alakú térfogat (egy gömb), amelynek középpontjában a megfigyelő áll, függetlenül a világegyetem egészének alakjától. A világegyetem minden helyének megvan a saját megfigyelhető világegyeteme, amely átfedhet vagy nem fedheti a Földre összpontosított világegyetemet.
A legújabb mérések alapján a NASA kijelentette: "Most már tudjuk, hogy az univerzum lapos, mindössze 0,4%-os hibahatárral". Az egyik modellen, az FLRW-modellen belül az Univerzum jelenlegi legnépszerűbb formája, amely a megfigyelési adatokhoz illeszkedik, a végtelenül lapos modell. Vannak más modellek is, amelyek szintén illeszkednek az adatokhoz.
A 93 milliárd fényévnyi - vagy 28 milliárd parszeknyi - háromdimenziós megfigyelhető világegyetem vizualizációja. A méretarány olyan, hogy a finom szemcsék nagyszámú szuperhalmazok gyűjteményeit ábrázolják. A Virgo szuperhalmaz - a Tejútrendszer otthona - a középpontban van jelölve, de túl kicsi ahhoz, hogy a képen látható legyen.
Kérdések és válaszok
K: Milyen alakú a világegyetem a jelenlegi megfigyelések szerint?
V: A legújabb mérések szerint a NASA szerint a világegyetem lapos, mindössze 0,4%-os hibahatárral.
K: Hogyan befolyásolja a speciális relativitáselmélet a világegyetem alakjáról alkotott elképzeléseinket?
V: Az egyidejűség relativitása miatt nem lehet megmondani, hogy két különböző esemény egy időben történik-e, ha ezek az események térben elkülönülnek egymástól. Ez azt jelenti, hogy nem beszélhetünk a tér különböző pontjairól úgy, mint amelyek "az idő ugyanazon pontján" vannak, és ezért nem beszélhetünk "a világegyetem alakjáról egy adott időpontban" sem.
K: Milyen típusú geometriát használnak az asztrofizikusok, amikor az Univerzum alakjáról beszélnek?
V: Az asztrofizikusok az Einstein-féle relativitáselméletet használják, amikor az Univerzummal kapcsolatos szempontok leírására és előrejelzésére szolgáló modelleket vitatják meg és tesztelik. Emellett figyelembe veszik a helyi geometriát, amely különösen a görbületre vonatkozik, és a globális geometriát, amely a topológiára vonatkozik.
K: Az Univerzum minden helye része a megfigyelhető univerzumnak?
V: Igen, az Univerzum minden helyének megvan a saját megfigyelhető univerzuma, amely átfedhet vagy nem fedheti a Földre összpontosító univerzumot.
K: Mit jelent a "lapos" kifejezés, amikor az Univerzummal kapcsolatos szempontok leírására/előrejelzésére szolgáló modellre utalunk?
V: Az egyik FLRW (Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker) modellen belül a "lapos" kifejezés egy végtelenül lapos modellre utal, amely a megfigyelési adatokhoz a legjobban illeszkedik. Ez azt jelenti, hogy a tér egyenletesnek tűnik, bármerre is nézünk, és ebben a modellben nincsenek görbék vagy kanyarok.
K: Vannak más modellek is, amelyek illeszkednek a megfigyelési adatokhoz az FLRW végtelenül lapos modelljén kívül?
V: Igen, vannak más modellek is, amelyek az FLRW végtelenül lapos modelljén kívül is megfelelnek a megfigyelési adatoknak.
