አጽናፈ ዓለም ጠፍጣፋ ነው ወይስ የተጠማዘዘ?
የሰው ልጅ ስልጣኔ ከጀመረበት ጊዜ ጀምሮ፣ ሰዎች ስለ አጽናፈ ዓለምና ስለ መሠረታዊ ባህሪው ሲያስቡ ቆይተዋል። በኮስሞሎጂ ውስጥ ካሉት መሠረታዊ ጥያቄዎች አንዱ አጽናፈ ዓለም ጠፍጣፋ ወይም ጠመዝማዛ መሆኑ ነው። ይህ ጥያቄ ፍልስፍናዊ ብቻ ሳይሆን የፊዚክስና የሂሳብ ጥልቅ ግንዛቤንም ይጠይቃል።
ቲዎሬቲካል ዳራ
የአጽናፈ ዓለሙን ቅርፅ መረዳታችን የመነጨው በ1915 ከተጀመረው የአልበርት አንስታይን አጠቃላይ የአንጻራዊነት ንድፈ ሐሳብ ነው። ይህ ንድፈ ሐሳብ የስበትን መንገድ በሁለት ግዝፈቶች መካከል እንደ ማራኪ ኃይል ሳይሆን በጅምላና ጉልበት ምክንያት የሚመጣ የቦታና የጊዜ ኩርባ አድርገን እንድንመለከት አድርጎናል። በዚህ አውድ፣ አጽናፈ ዓለሙ ብዙ የተለያዩ ቅርጾች ወይም ጂኦሜትሪዎች ሊኖሩት ይችላል።
በዘመናዊ ኮስሞሎጂ ውስጥ የሚታወቀው የአጽናፈ ሰማይ ጂኦሜትሪ ሶስት ዋና ዋና አማራጮች የሚከተሉት ናቸው
1. አጽናፈ ዓለም ጠፍጣፋ (ዩክሊዲያን/ክፍት)
2. አዎንታዊ የተጠማዘዘ አጽናፈ ሰማይ (ሉላዊ/ዝግ)
3. አሉታዊ በሆነ መልኩ የተጠማዘዘ (ሃይፐርቦሊክ/ክፍት) አጽናፈ ዓለም
ጠፍጣፋ ዩኒቨርስ
አጽናፈ ሰማይ ጠፍጣፋ ከሆነ የቦታው ጂኦሜትሪ ዩክሊዲያን ነው፣ ይህም ማለት በትምህርት ቤት ውስጥ የሚሰጡት የክላሲካል ጂኦሜትሪ ህጎች፣ ለምሳሌ የሶስት ማዕዘን ማዕዘኖች ድምር 180 ዲግሪ፣ በኮስሚክ ሚዛን ላይ ይተገበራሉ። በዚህ ሞዴል፣ የቁስ እና የኃይል አጠቃላይ ጥግግት ወሳኝ ጥግግት በመባል በሚታወቅ የተወሰነ ወሳኝ እሴት ላይ ከሆነ አጽናፈ ሰማይ ለዘላለም መስፋፋቱን ሊቀጥል ይችላል ። የኮስሞሎጂስቶች ብዙውን ጊዜ ይህንን የሚገልጹት ኦሜጋ (Ω) በመባል በሚታወቀው መለኪያ ሲሆን፣ Ω = 1 ጠፍጣፋ አጽናፈ ሰማይን ያመለክታል።
እንደ ዊልኪንሰን ማይክሮዌቭ አኒሶትሮፒ ፕሮቤ (WMAP) እና ፕላንክ ባሉ ሳተላይቶች የተደገፉ ምልከታዎች የΩ እሴት ከ 1 ጋር በጣም የተጠጋ መሆኑን አሳይተዋል፣ ይህም አጽናፈ ሰማያችን ጠፍጣፋ ሊሆን እንደሚችል ያሳያል።
አዎንታዊ የተጠማዘዘ አጽናፈ ዓለም
በአዎንታዊ መልኩ በተጠመጠመ አጽናፈ ዓለም ውስጥ፣ ቦታ እንደ ሉል ወለል ሆኖ ይታያል። ይህ ማለት መጀመሪያ ላይ ትይዩ የሆኑ መስመሮች በአንድ ነጥብ ላይ ይገናኛሉ፣ እና በአንድ አቅጣጫ ረጅም ጉዞ በመጨረሻ ወደ መጀመሪያው ነጥብ ይመልሰዋል። ይህ ጂኦሜትሪ ብዙ ጥልቅ አንድምታዎች አሉት፣ ይህም ውስን ግን ማለቂያ የሌለው አጽናፈ ሰማይ እና ከወሳኝ ጥግግት Ω > 1 የሚበልጥ የቁስ እና የኃይል ጥግግት ያካትታል። ምልከታዎች እንደሚያሳዩት አዎንታዊ ኩርባ ያላቸው የአካባቢ ክልሎች ቢኖሩም፣ ይህ ጂኦሜትሪ እንደሚያመለክተው አጽናፈ ሰማይ በአጠቃላይ ዝግ መሆኑን የሚያሳይ ምንም ማስረጃ የለም።
አሉታዊ በሆነ መልኩ የተጠማዘዘው አጽናፈ ዓለም
አጽናፈ ሰማይ በአሉታዊ መልኩ የተጠማዘዘ ከሆነ የቦታው ጂኦሜትሪ በኮርቻ ቅርጽ ይታይ ነበር። በዚህ ሞዴል፣ መጀመሪያ ላይ ትይዩ የነበሩ መስመሮች እርስ በእርሳቸው ይለያይሉ ወይም ይራቁ ነበር። ይህ ለዘላለም መስፋፋቱን የሚቀጥል ክፍት አጽናፈ ሰማይ ነው፣ ነገር ግን ቁስ እና የኢነርጂ እፍጋት ከወሳኝ ጥግግት በታች ከወደቁ ከጊዜ ወደ ጊዜ እየቀነሰ የሚሄድ ፍጥነት Ω < 1. የኮስሞሎጂስቶች አሉታዊ በሆነ መልኩ የተጠማዘዘ ጂኦሜትሪ ያለው አጽናፈ ሰማይ አሁን ባለው የምልከታ መረጃ ላይ በመመስረት እድሉ አነስተኛ እንደሆነ አድርገው ይቆጥሩታል።
ምልከታ እና ማስረጃ
ሳይንቲስቶች አጽናፈ ሰማይ ጠፍጣፋ ወይም ጠመዝማዛ መሆኑን ለመመለስ በበርካታ የስነ ፈለክ ምልከታዎች ላይ ይተማመናሉ፡
የኮስሚክ ማይክሮዌቭ ዳራ (ሲኤምቢ)
የኮስሚክ ማይክሮዌቭ ዳራ ከቢግ ባንግ የተረፈው ጨረር ነው። የሲኤምቢ ምልከታዎች አጽናፈ ሰማይ 380.000 ዓመት ዕድሜ ላይ በነበረበት ጊዜ የነበረውን ቅጽበታዊ ገጽ እይታ ይሰጡናል። እንደ ዊልኪንሰን ማይክሮዌቭ አኒሶትሮፒ ፕሮቤ (WMAP) እና ፕላንክ ያሉ ሳተላይቶች በሲኤምቢ ውስጥ ያለውን አለመመጣጠን በከፍተኛ ትክክለኛነት ካርታ ሰጥተዋል። እነዚህ መለኪያዎች አጽናፈ ሰማይ ከአንድ በመቶ ባነሰ ጊዜ ውስጥ ጠፍጣፋ መስሎ እንደሚታይ ያመለክታሉ።
አይፓ ሱፐርኖቫ
በሩቅ ጋላክሲዎች ውስጥ የአይአ ሱፐርኖቫ አይነትን መመልከት የአጽናፈ ዓለሙን ፍጥነት መጨመር ለመለካት ከሚጠቀሙበት ዘዴ አንዱ ነው። ይህ ጥናት እንደሚያሳየው፣ ከጨለማ ቁስ እና ከተራ ቁስ በተጨማሪ፣ ጨለማ ኃይል የሚባል ሚስጥራዊ ኃይል አጽናፈ ዓለማችንን ይቆጣጠራል እና መስፋፋቱን ይነካል።
ጋላክሲ ሰርቬይ
የጋላክሲዎችን ስርጭት በስፋት መመልከት የአጽናፈ ዓለሙን ጂኦሜትሪ ግንዛቤ ሊሰጥ ይችላል። እንደ ስሎአን ዲጂታል ስካይ ሰርቬይ (SDSS) ያሉ ጥናቶች በሚሊዮን የሚቆጠሩ ጋላክሲዎችን አቀማመጥ በካርታ ያሳያሉ እና የሚደግፉ ተጨማሪ ማስረጃዎችን አቅርበዋል። የአጽናፈ ዓለሙ ሞዴል ጠፍጣፋ።
መደምደሚያ
በተገኘው ማስረጃ መሰረት፣ አብዛኛዎቹ የኮስሞሎጂስቶች አጽናፈ ዓለማችን ጠፍጣፋ እንደሆነ ይስማማሉ። የዚህ አንድምታ ጥልቅ ነው፣ ይህም የአጽናፈ ዓለሙን ዕድሜ እና ዝግመተ ለውጥ እንዲሁም ከስር ያለውን የኃይል ስብጥርን ያካትታል።
ይሁን እንጂ፣ አጽናፈ ዓለም በእርግጥ ጠፍጣፋ ወይም ትንሽ የተጠማዘዘ ነው የሚለው ጥያቄ አሁንም ክፍት ነው። የምልከታ ቴክኖሎጂ መስፋፋቱን ቀጥሏል፣ እና ወደፊት የበለጠ ትክክለኛ ምልከታዎች ግልጽ መልስ ሊሰጡ ይችላሉ።
አጽናፈ ዓለሙን ለመረዳት በሚደረገው ጉዞ፣ እነዚህን መሠረታዊ ጥያቄዎች ለመመለስ ብቻ ሳይሆን የአጽናፈ ዓለሙን አመጣጥ፣ ዝግመተ ለውጥ እና የመጨረሻ ዕጣ ፈንታ ሙሉ በሙሉ ለመረዳት የሚያግዙን የተለያዩ የቲዎሬቲካል እና የሙከራ መሳሪያዎች ተዘጋጅተዋል።
ስለዚህ፣ አጽናፈ ሰማይ ጠፍጣፋ ወይም ጠመዝማዛ መሆኑን ለመመለስ የሚደረገው ጥረት እስከ ዛሬ ድረስ ከተከናወኑት እጅግ አስደናቂ እና ጥልቅ ሳይንሳዊ ጀብዱዎች አንዱ ሆኖ ቀጥሏል።
