Vorm van het heelal

De vorm van het Universum kan niet met alledaagse termen besproken worden, want alle termen moeten die van de Einsteinse relativiteit zijn. De geometrie van het universum is dus niet de gewone Euclidische geometrie van ons dagelijks leven.

Volgens de speciale relativiteitstheorie is het onmogelijk om te zeggen of twee verschillende gebeurtenissen tegelijkertijd plaatsvinden als die gebeurtenissen in de ruimte worden gescheiden. Spreken over "de vorm van het universum (op een punt in de tijd)" is naïef vanuit het oogpunt van de bijzondere relativiteit. Vanwege de relativiteit van de gelijktijdigheid kunnen we niet spreken van verschillende punten in de ruimte als zijnde "op hetzelfde moment" en dus ook niet van "de vorm van het universum op een punt in de tijd".

Wat astrofysici doen is zich afvragen of een bepaald model van het universum overeenkomt met wat bekend is door observaties en metingen van het universum. Als het waarneembare universum kleiner is dan het hele universum (in sommige modellen is het vele orden van grootte kleiner of zelfs oneindig klein), dan is de waarneming beperkt tot een deel van het geheel.

De beschouwing van de vorm van het universum kan in tweeën worden gesplitst:

lokale geometrie, die vooral betrekking heeft op de kromming van het universum, vooral in het waarneembare universum, en
globale geometrie, die betrekking heeft op de topologie van het universum als geheel, waarvan de meting misschien niet mogelijk is.

Het waarneembare universum is de basis voor het testen van elk model van het universum. Het is een bolvormig volume (een bal) gecentreerd op de waarnemer, ongeacht de vorm van het universum als geheel. Elke locatie in het universum heeft zijn eigen waarneembare universum, dat al dan niet overlapt met het universum met het zwaartepunt op aarde.

Recente metingen hebben NASA ertoe gebracht om te stellen: "We weten nu dat het universum plat is met slechts een foutmarge van 0,4%". Binnen één model, het FLRW-model, is de huidige meest populaire vorm van het universum die gevonden is om observatiegegevens te passen het oneindige platte model. Er zijn andere modellen die ook passen bij de gegevens.

Visualisatie van het 93 miljard lichtjaar - of 28 miljard parsec - driedimensionaal waarneembaar universum. De schaal is zodanig dat de fijne korrels een verzameling van grote aantallen superclusters vertegenwoordigen. De Maagdelijke Supercluster - de thuisbasis van de Melkweg - is gemarkeerd in het centrum, maar is te klein om in het beeld te zien.

Vragen en antwoorden

V: Wat is de vorm van het heelal volgens de huidige waarnemingen?

A: Volgens recente metingen heeft de NASA verklaard dat het heelal plat is, met slechts een foutmarge van 0,4%.

V: Hoe beïnvloedt de speciale relativiteit ons begrip van de vorm van het heelal?

A: Door de relativiteit van de gelijktijdigheid is het onmogelijk te zeggen of twee verschillende gebeurtenissen op hetzelfde moment plaatsvinden als die gebeurtenissen in de ruimte van elkaar gescheiden zijn. Dit betekent dat wij niet kunnen spreken van verschillende punten in de ruimte als zijnde "op hetzelfde tijdstip" en dus ook niet van "de vorm van het heelal op een tijdstip".

V: Welk type meetkunde gebruiken astrofysici wanneer zij de vorm van het Heelal bespreken?

A: Astrofysici gebruiken Einsteiniaanse relativiteit bij het bespreken en testen van modellen voor het beschrijven en voorspellen van aspecten van het heelal. Zij houden ook rekening met lokale geometrie die vooral betrekking heeft op kromming en globale geometrie die betrekking heeft op topologie.

V: Maakt elke plaats in het heelal deel uit van een waarneembaar heelal?

A: Ja, elke plaats in het heelal heeft zijn eigen waarneembaar heelal dat al dan niet overlapt met het heelal met het middelpunt op aarde.

V: Wat wordt bedoeld met "plat" als het gaat om een model voor het beschrijven/voorspellen van aspecten van het Heelal?

A: Binnen één model, FLRW genaamd (Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker), verwijst "plat" naar een oneindig plat model dat het beste past bij de waarnemingsgegevens. Het betekent dat de ruimte uniform lijkt, waar je ook kijkt, en dat er in dit specifieke model geen krommingen of bochten voorkomen.

V: Zijn er naast het oneindig platte model van FLRW nog andere modellen die bij de waarnemingsgegevens passen?

A: Ja, er zijn andere modellen dan het oneindig platte model van FLRW die ook passen bij de waarnemingsgegevens.