ويشير توهج الانفجار الكبير إلى أن الكون على شكل قمع

هل شكل الكون يشبه القرن القديم؟ قد يبدو هذا وكأنه حلم سريالي، لكن فرانك شتاينر من جامعة أولم في ألمانيا يدعي أن الملاحظات تشير إلى أن شكل الكون يشبه لسان حال طويل، طرفه ضيق والطرف الآخر يتسع. وهذا يعني أيضًا أن الفضاء محدود

هل شكل الكون يشبه القرن القديم؟ قد يبدو هذا وكأنه حلم سريالي، لكن فرانك شتاينر من جامعة أولم في ألمانيا يدعي أن الملاحظات تشير إلى أن شكل الكون يشبه لسان حال طويل، طرفه ضيق والطرف الآخر يتسع. وهذا يعني أيضًا أن الفضاء محدود.

قد يفسر هذا النموذج الغريب قطعتين من الأدلة الرصدية التي تربك علماء الكونيات. الأول هو نمط المناطق الساخنة والباردة في إشعاع الخلفية الكونية، والذي يعطينا لمحة عن الكون بعد 380,000 ألف سنة فقط من الانفجار الكبير.

تم رسم خريطة لهذا النمط بدقة في عام 2003 بواسطة القمر الصناعي WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) التابع لناسا. وقد وجد برنامج WMAP أن هذا النمط قد اختفى على نطاق واسع: فلا توجد بقع واضحة من المناطق الساخنة والباردة.

يزعم شتاينر ومجموعته أن إعادة البناء النهائية على شكل قمع تتوافق مع الملاحظات. ليس لديها مساحة كافية لاستيعاب مساحات كبيرة.

ووفقا لنموذجهم، يبلغ حجم الكون اليوم حوالي عشرة أس 23 سنة ضوئية مكعبة. عندما كان عمر الكون 380,000 ألف سنة فقط، كان أصغر بجزء مما هو عليه اليوم، أصغر من أن يسمح بحدوث تقلبات كبيرة في درجات الحرارة.

في هذا النموذج، المسمى بيكارد توبولوجي، ينحني الكون بطريقة غريبة. أحد طرفيه طويل إلى ما لا نهاية، لكنه ضيق جدًا بحيث يكون حجمه محدودًا. في الطرف الآخر، يتوسع القمع، ولكن ليس إلى الأبد - إذا تمكنت من الطيران نحو الطرف المتوسع في سفينة فضائية، فستجد نفسك في مرحلة ما تحلق عائداً على الجانب الآخر من الشعاع (انظر الرسم البياني).

لقد تم اقتراح نماذج شبيهة بالقمع منذ فترة طويلة في التسعينيات لحل انحراف مماثل، لاحظه القمر الصناعي CubeSat (COBE). مجموعة شتاينر هي أول من أظهر أن هذه الفكرة تناسب المعلومات الواردة من برنامج WMAP. وفي عام 1990، ادعت مجموعة أخرى أن الكون محدود.

في نموذج هذه المجموعة، الفضاء له شكل كرة القدم، لكن هذا النموذج واجه صعوبات. كان من المفترض أن يترك إشارة واضحة في إشعاع الميكروويف - مجموعة من الدوائر، التي تعكس نمط بقع بعضها البعض - ولكن على ما يبدو، هذه الدوائر غير موجودة.

من الصعب رفض نموذج القمع بهذه الطريقة. وكان من الممكن أن يترك هو أيضًا دوائر متناظرة، لكن نمطها يعتمد على الجزء الذي نحن فيه من القرن. يقول نيل كورنيش من جامعة مونتانا في بوزمان: "من الواضح أن البحث الذي نشرناه حول الدوائر المطابقة لا يستبعد طوبولوجيا بيكارد".

يتمتع نموذج طوبولوجيا بيكارد بميزة أخرى. وبافتراض أن الفضاء مسطح، كما يقول علم الكونيات التقليدي، فإن أصغر البقع في إشعاع الميكروويف يجب أن تكون مستديرة. لكنها ليست مستديرة. يقول شتاينر: "إذا نظرت إلى أصغر الهياكل، فإنها تبدو وكأنها أشكال بيضاوية صغيرة". إن انحناء الكون على شكل قمع يمكن أن يفسر ذلك. إذا نظرت إلى أي جزء صغير من القمع، فهو على شكل سرج، مثل شريط رقائق برينجلز - ينحني للأسفل في اتجاه واحد وينحني للأعلى في الاتجاه العمودي عليه. الكون بهذا الانحناء السلبي سيكون بمثابة عدسة ملفوفة ويجعلنا نرى البقع المستديرة البدائية على شكل أشكال بيضاوية. يستطيع علماء الرياضيات بناء عدد لا نهائي من أنواع الفضاء المختلفة ذات الانحناء السلبي، ومعظمها يحتوي على شعاع واحد أو أكثر، والعديد من هذه النماذج سوف تتطابق مع الملاحظات. ومن ناحية أخرى، فإن طوبولوجيا بيكارد هي أبسط أشكالها.

ومن شأن هذا النموذج أن يجبر العلماء على التخلي عن "المبدأ الكوني"، الذي ينص على أن جميع أجزاء الكون متشابهة تقريبًا. يقول هولجر تان، أحد أعضاء تسوت: "إذا وجد شخص ما نفسه في النهاية الضيقة للقمع، فسيبدو كل شيء غريبًا جدًا بالنسبة له، حيث لا يوجد سوى بعدين صغيرين".

عند نقطة بعيدة بما فيه الكفاية، سوف تكون قادرا على رؤية الجزء الخلفي من رأسك. سيكون مكانًا مثيرًا للاهتمام للاستكشاف - ولكن على ما يبدو، نحن بعيدون جدًا عن النهاية الضيقة للقمع لاستكشافه باستخدام التلسكوبات الخاصة بنا.

ومع ذلك، فإن الملاحظتين الأكثر أهمية لا تزالان غير حاسمتين، وربما تكونان مجرد انحرافات إحصائية. خلال العام المقبل، سيختبر برنامج WMAP والتجارب الأخرى ما إذا كانت الاضطرابات الكبيرة لم يتم العثور عليها بالفعل، وما إذا كانت الاضطرابات الصغيرة بيضاوية الشكل حقًا.

إذا كانت موجودة بالفعل، فإن انحناء عالمنا سيكون مثل انحناء برينجلز، وشكله يشبه القمع، وسمي على اسم شخصية في "ستار تريك". الواقع يفوق كل الخيال.
المزيد على موقع العلوم:
حقبة جديدة في القياس الدقيق للكون
لغز المادة المظلمة