اختصاصی تابناک باتو ــ جهان به سبب وسعت بی اندازه خود ممکن است بی شکل به نظر برسد؛ با این حال اخترشناسان برای مطالعه آسان‌تر آن، شکلی تعیین کردند.

اما این شکل چگونه است؟

فیزیکدانان فکر می‌کنند جهان مسطح است. کارشناسان در گفت‌وگو به لایو ساینس گفتند که چندین مدرک شامل نور باقی مانده از انفجار بزرگ، سرعت انبساط جهان در مکان‌های مختلف و همسانگردی فضا دلیلی بر مسطح بودن این جهان هستند.

دیوید اسپرگل، اخترفیزیکدان نظری و استاد بازنشسته علوم اخترفیزیک در دانشگاه پرینستون، برای دهه‌ها شکل جهان را بررسی کرده است. در مطالعه‌ای در سال ۲۰۰۳ که در مجله Astrophysical منتشر شد، اسپرگل بی‌نظمی‌هایی را در پس‌زمینه ریزموج‌های کیهانی (CMB) که همان نور باقی‌مانده از انفجار بزرگ است اندازه گیری کرد؛ ریز موج‌هایی که ابتدا توسط کاوشگر ناهمسانگردی ریزموج ویلکینسون ناسا (WMAP) وسپس توسط فضاپیمای پلانک در آژانس فضایی اروپا مشاهده شد.

مقدار انرژی مثبت و منفی در یک جهان مسطح دقیقاً یکسان است و بنابراین یکدیگر را خنثی می‌کنند. اگر جهان انحنا داشت یکی بالاتر از دیگری بود. اسپرگل به لایو ساینس گفت: «یک جهان مسطح با جهان دارای انرژی صفر مطابقت دارد.»

در این مورد، اندازه‌گیری‌های WMAP از نوسانات CMB نشان می‌دهد که جهان هم بی‌نهایت و هم مسطح است. اسپرگل همچنین این اندازه‌گیری‌ها را با اندازه‌گیری‌هایی که توسط فضاپیمای پلانک آژانس فضایی اروپا انجام شده بود، مقایسه کرد که شکل‌های احتمالی جهان را محدودتر می‌کرد.

اسپرگل گفت: «ما می‌توانیم انحنا را با مقداری عدم قطعیت اندازه گیری کنیم، بنابراین می‌توانیم بگوییم که انحنای جهان با مقداری عدم قطعیت، برابر با صفر است؛ هرچند می‌توانیم عدم قطعیت را کاهش دهیم، در بهترین حالت فقط هندسه را محدود می‌کنیم.»

یکی دیگر از دلایل مثبت اسپرگل مبنی بر مسطح بودن جهان، انبساط سریع آن است که توسط ثابت هابل (Hubble constant) به دست آمده است. از آنجایی که جهان از انبساط یک توپ فشرده از ماده به بیرون با سرعت شدیداً بالایی ایجاد شده است، تمام کشش حاصل از این انفجار آن را مسطح، یا حداقل تا حد ممکن نزدیک به تخت کرده است.

شواهدی مبنی بر مسطح بودن جهان در آنچه به عنوان چگالی بحرانی شناخته می‌شود نیز وجود دارد. به گفته دانشگاه فناوری سوینبرن در استرالیا، در چگالی بحرانی، یک جهان فرضی که مسطح است در نهایت انبساط را متوقف می‌کند، اما این اتفاق تنها پس از زمانی نامحدود رخ می‌دهد. اگر یک جهان فرضی چگال‌تر از این بود، مانند یک کره خمیده می‌شد و در نهایت به دلیل گرانش خود در داخل خود فرو می‌پاشد؛ پدیده‌ای که به نام «خرد شدن عظیم» (Big Crunch) نیز شناخته می‌شود.

اما تمام اندازه‌گیری‌های جهان واقعی ما نشان می‌دهد که چگالی این جهان پایین‌تر از چگالی بحرانی است، به این معنی که جهان ما هم تخت است و هم به طور نامحدود منبسط خواهد شد.

با این حال، یکی دیگر از شواهد نشان می‌دهد که جهان مسطح است، همسانگردی است؛ به این معنی که از هر زاویه دید، یکسان به نظر می‌رسد. آنتون چودایکین، فیزیکدان مؤسسه تحقیقات هسته‌ای در روسیه و همکارانش، داده‌های مربوط به نوسانات در ماده منظم یا "باریونیک" و همچنین به مدل‌هایی از چگونگی تشکیل هسته‌های اتمی سنگین‌تر از هیدروژن که بلافاصله پس از انفجار بزرگ ایجاد شده اند برای تخمین انحنای جهان را بررسی کردند.

چودیکین به لایو ساینس گفت: «در هندسه‌های مختلف، ماده و نور متفاوت تکامل می‌یابند، که به ما امکان می‌دهد شکل سه‌بعدی جهان را از داده‌های رصد استخراج کنیم.»

این تحقیق که در ژورنال Physical Review D منتشر شد، نشان داد که جهان با دقت ۰.۲ درصد مسطح بوده است. محققان در این مطالعه نوشتند: «این نشان می‌دهد که جهان ما در عدم قطعیت آماری، بی نهایت است.»