Alam semesta adalah laut yang nampaknya tidak berkesudahan dipenuhi bintang, galaksi, dan nebula. Di dalamnya, kita melihat corak dan rasi bintang yang mengilhami cerita sepanjang sejarah. Tetapi ada satu corak kosmik yang masih belum kita fahami. Soalan yang masih belum terjawab: Apakah bentuk alam semesta? Kami fikir kami tahu, tetapi penyelidikan baru menunjukkan sebaliknya, dan ini dapat menunjukkan krisis kosmologi.
Banyak ahli astronomi awal berpendapat bahawa alam semesta adalah bola bintang, merangkumi sistem suria dan berpusat pada Bumi yang tetap dan tidak bergerak. Tetapi selama berabad-abad para astronom mendapati bahawa Matahari kita hanyalah satu dari berbilion-bilion di dalam galaksi, dan terdapat banyak galaksi yang tersebar di ruang-ruang berbilion tahun cahaya. Persoalan bentuk penciptaan nampaknya diperdebatkan. Bintang dan galaksi wujud dalam ruang kosong. Apa ruang yang ada selain kanvas kosong: rata, Euclidian, dan tanpa struktur.
Kemudian pada awal 1900-an, Albert Einstein mengembangkan teorinya mengenai relativiti umum. Di dalamnya, ruang bukan kanvas kosong. Ia dapat membengkok dan meregang, memutar dan berubah bentuk, berdasarkan kedudukan dan gerakan massa di alam semesta. Deformasi ruang ini membelokkan cahaya dan jirim, menyebabkan kesan yang kita panggil graviti. Dengan relativiti, ruang dapat mengambil berbagai bentuk. Kemungkinan bahawa alam semesta dapat memiliki bentuk kosmik keseluruhan, sama seperti Bumi, secara keseluruhan, bulat.
Secara umum, relativiti umum akan memungkinkan alam semesta memiliki salah satu daripada tiga bentuk: rata, tertutup, atau terbuka.
Flat adalah cara kita memikirkan ruang dalam kehidupan seharian kita. Ini adalah ruang Euclidean yang kita pelajari di sekolah. Ruang rata memanjang secara merata ke semua arah, dan dua sinar cahaya selari akan kekal selari.
Kawasan lapang dapat dibayangkan sebagai berbentuk pelana. Ini membongkok sedemikian rupa sehingga menyimpang ketika anda memanjang ke luar. Dua pancaran cahaya yang pada awalnya sejajar akan secara beransur-ansur menyebar, berpusing sedikit antara satu sama lain ketika mereka melintasi kosmos.
Ruang tertutup umumnya berbentuk sfera. Ia menyatu ketika meluas, sehingga sinar cahaya selari akhirnya bertemu dan saling bersilang, seperti garis bujur di Bumi.
Perlu disebutkan bahawa tidak ada yang berkaitan dengan kenyataan bahawa alam semesta secara keseluruhan berkembang. Pengembangan kosmik bermaksud titik di ruang tersebar dari masa ke masa. Bentuk alam semesta berkaitan dengan bentuk ruang. Belon sfera dapat mengembang ketika melambung, sama seperti lembaran getah rata yang dapat diregangkan dan tetap rata. Jadi alam semesta kita yang berkembang dapat menjadi rata, terbuka, atau tertutup.
Oleh kerana kelengkungan ruang dipengaruhi oleh kehadiran jisim, bentuk keseluruhan alam semesta bergantung pada ketumpatan purata bahan di dalamnya. Secara umum relativiti nilai ini diberikan oleh parameter ketumpatan, yang merupakan nisbah ketumpatan yang diperhatikan dengan "kepadatan kritikal" yang diperlukan agar alam semesta menjadi rata. Sekiranya parameter ketumpatan adalah 1, maka alam semesta adalah rata. Sekiranya lebih besar dari 1 ia ditutup, dan ia terbuka jika parameter ketumpatan kurang dari 1. Pengukuran kepadatan kosmik secara konsisten memberikan nilai 1. Untuk had pemerhatian, alam semesta itu rata, seperti yang telah lama kita curiga .
Tetapi ada cara lain untuk mengukur bentuk kosmos, dan itu adalah dengan melihat ukuran objek yang sangat jauh. Semuanya kembali kepada tingkah laku pancaran cahaya selari. Di alam semesta yang rata, garis selari tetap selari, sehingga cahaya yang datang dari dua sisi galaksi yang jauh menjangkau kita dalam garis lurus. Sudut mereka yang saling berkaitan tetap sama, sehingga galaksi muncul sebagai ukuran sebenarnya.
Sekiranya alam semesta terbuka, garis selari berbeza dengan jarak. Jadi cahaya dari galaksi kita yang jauh menjadi lebih sejajar ketika menjangkau kita. Ini bermaksud galaksi akan kelihatan lebih kecil daripada yang ada. Sekiranya alam semesta ditutup, lenturan cahaya yang berlawanan berlaku, dan galaksi akan kelihatan lebih besar daripada yang ada.
Dalam makalah baru yang diterbitkan di Alam semula jadi, satu pasukan tidak melihat galaksi, melainkan turun naik dalam Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik (CMB). The CMB adalah cahaya yang tersisa dari ledakan besar, dan itu adalah cahaya paling jauh yang dapat kita lihat di alam semesta. Oleh kerana itu, cahaya inilah yang paling dipengaruhi oleh bentuk alam semesta. Skala turun naik di CMB ditentukan oleh jumlah jirim dan tenaga gelap di alam semesta, yang kita tahu, jadi kita tahu berapa besar turun naik yang seharusnya muncul. Semasa pasukan menganalisis CMB data dari kapal angkasa Plank, mereka mendapati turun naik lebih besar daripada yang dijangkakan. Ini bermaksud bahawa dalam kepastian 99% alam semesta ditutup, tidak rata.
Penyelidikan baru ini bertentangan dengan banyak kajian sebelumnya yang menunjukkan alam semesta itu rata. Mungkin terdapat beberapa kesalahan sistematik dalam data Planck yang menjadikan alam semesta kelihatan melengkung, tetapi jika penyelidikannya tepat, ia menunjukkan jurang dalam pemahaman kita. Buat masa ini, bentuk alam semesta tidak jelas.
Sumber: Bukti Planck untuk Alam Semesta tertutup dan kemungkinan krisis kosmologi, oleh Di Valentino, E., et al.
