Πόσο μεγάλο είναι το Σύμπαν;

Είναι μία από τις πιο παλιές ερωτήσεις στην επιστήμη, και η απάντηση θα μπορούσε να είναι από "ελαφρώς μεγαλύτερο από το χώρο του σύμπαντος που μπορούμε να δούμε" έως το "άπειρο".

Αυτά όμως μέχρι τώρα.

Κοσμολόγοι που διερευνούν τα μοτίβα της μικροκυματικής  ακτινοβολίας υποβάθρου, την ακτινοβολία του "λυκόφωτος"  της Μεγάλης Έκρηξης,  έχουν δοκιμάσει μια μεγάλη αβεβαιότητα για το μέγεθος του Σύμπαντος. Υπολογίζουν ότι ο Κόσμος δεν μπορεί να είναι μικρότερος σε διάμετρο από 78 δισεκατομμύρια έτη φωτός.

Αυτό αποκλείει τις προηγούμενες προτάσεις ότι το σύμπαν θα μπορούσε να έχει ένα σχετικά μικρό σχήμα, που τυλίχτηκε γύρω από τον εαυτό του. Πρόσφατα κοσμολόγοι στη Γαλλία και τις ΗΠΑ πρότειναν ότι το διάστημα θα μπορούσε να είναι πεπερασμένο, σχετικά μικρό και διαμορφωμένο όπως ένα δωδεκάεδρο, σαν μια μπάλα ποδοσφαίρου. Με αυτό το μοντέλο το σύμπαν θα ήταν διαμέτρου 60 δισεκατομμυρίων ετών φωτός ακριβώς.

"Δεν μένει χώρος για την υπόθεση του μικρού σύμπαντος", λέει ο Neil Cornish, ένας φυσικός από το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Μοντάνα, ο οποίος ήταν επικεφαλής της μελέτης, που θα δημοσιευτεί στο Physical Review Letters.

Άκρη του χώρου

Εάν το σύμπαν ήταν σχετικά μικρό, δεν είναι απαραίτητο να γινόταν φανερό, επειδή δεν θα έπρεπε να έχει μια άκρη. Το διάστημα θα μπορούσε να τυλιχτεί μέσα στον ίδιο τον εαυτό του, όπως σε ένα βίντεο game όπου οι χαρακτήρες που εξαφανίζονται από μια πλευρά της οθόνης επανεμφανίζονται αμέσως από την άλλη.

Εάν συμβαίνει αυτό, το φως από ένα απόμακρο αντικείμενο θα ήταν σε θέση να φθάσει σε μας όχι μόνο από μια τροχιά αλλά από περισσότερες πορείες, ακριβώς όπως κάποιος θα μπορούσε να ταξιδέψει από το Βόρειο πόλο στο Νότιο Πόλο, κατά μήκος μεγάλου αριθμού διαφορετικών δρόμων γύρω από την κυρτή επιφάνεια του πλανήτη μας. Έτσι μπορούμε να δούμε το φως από το ίδιο αντικείμενο να φθάνει σε μας από προφανώς διαφορετικές κατευθύνσεις.

"Εάν το σύμπαν ήταν πεπερασμένο, και είχε ένα μέγεθος περίπου 4 έως 5 δισεκατομμυρίων ετών φωτός, τότε το φως θα ήταν σε θέση να τυλιχθεί γύρω από το σύμπαν, και με ένα αρκετά μεγάλο τηλεσκόπιο θα μπορούσαμε να δούμε τη Γη την εποχή που είχε σταθεροποιηθεί και όταν σχηματίστηκε η πρώτη μορφή της ζωής",  συνεχίζει ο Cornish.

"Σε γενικές γραμμές, δεν θα ήταν γελοίο να δούμε φως από τη Γη, που αφού έχει αναδιπλωθεί γύρω από το σύμπαν θα μπορούσαμε να δούμε τη Γη όπως ήταν, για παράδειγμα, όταν ξεκίνησε η ζωή πάνω της πριν 4 δισεκατομμύρια χρόνια", αναφέρει ο Cornish.

"Δυστυχώς, τα αποτελέσματά μας αποκλείουν αυτήν την προκλητικά άπιαστη πιθανότητα".

Για να εξετάσει την υπόθεση εάν το φως τυλίγεται - αναδιπλώνεται γύρω από το σύμπαν, κατ' αυτό τον τρόπο, ο Cornish και η ομάδα του ανέλυσε τα στοιχεία από το σκάφος Wilkinson της NASA (WMAP), ο οποίος ανιχνεύει την μικροκυματική ακτινοβολία που ξεκίνησε ακριβώς 379.000 έτη μετά το Big Bang.

Εάν το φως από το ίδιο αντικείμενο έφθανε σε μας από διαφορετικές κατευθύνσεις, οι ερευνητές υπολόγισαν ότι αυτό πρέπει να δημιουργήσει κυκλικά μοτίβα θερμών και ψυχρών σημείων στην ακτινοβολία.

"Αλλά δεν βρήκαμε στατιστικά οποιαδήποτε σημαντικά κυκλικά σχήματα που να ταιριάζουν", αναφέρει ο Cornish. Και συμπεραίνει ότι το σύμπαν πρέπει να είναι διαμέτρου μεγαλύτερο από 78 δισεκατομμυρίων ετών φωτός, πολύ μεγαλύτερο από τα 28, περίπου, δισεκατομμύρια έτη φωτός, που μπορούμε να δούμε με τα τηλεσκόπιά μας (αφού το πιο μακρινό αντικείμενο είναι 14 δισ. έτη φωτός από μας).

Ο Cornish θεωρεί ότι κι άλλες παρατηρήσεις από τον WMAP μπορούν να αυξήσουν το ελάχιστο μέγεθος μέχρι, περίπου, τα 90 δισεκατομμύρια έτη φωτός. Ο WMAP μπορεί να ανιχνεύσει διαφορές σε θερμοκρασία, μόλις 20 εκατομμυριοστά του ενός βαθμού στη μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου.

Την περίοδο που είχαν περάσει 1.000.000 χρόνια μετά το Big Bang, το σύμπαν ήταν περίπου 1.000 φορές μικρότερο από όσο είναι σήμερα", λέει o Neil Cornish. "Έτσι, κάτι που ήταν ένα έτος φωτός έχει τεντωθεί τώρα για να γίνει 1.000 έτη φωτός".

Όλα τα κομμάτια του πάζλ αυτού δίνουν μέγεθος μέχρι 78 δισεκατομμύρια έτη φωτός. Το φως φυσικά δεν έχει ταξιδέψει τόσο μακριά, αλλά "η αφετηρία ενός φωτονίου που φθάνει σε μας σήμερα, αφού έχει ήδη ταξιδέψει επί 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια, είναι τώρα 78 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά μας", εξηγεί ο Cornish. Αυτή θα μπορούσε να ήταν η ακτίνα του Κόσμου, και η διάμετρος  του 156 δισεκατομμυρίων ετών φωτός. Αυτή μπορεί να είναι και ελαφρώς μεγαλύτερη.

"Υπάρχει η αίσθηση ότι η απόσταση αυτή είναι σαν τη διάμετρο μιας σφαίρας", προσθέτει ο Cornish.