Quelle est la forme physique et géométrique de l'univers?

Je ne pose pas de question sur la balle théorique, contre la selle, contre la surface plane qui n'est qu'une métaphore avec un espace 2D.

C'est difficile à dire car nous en voyons très peu, et nous les voyons dans le passé parce que la lumière voyage si longtemps. Mais ce que nous savons, c'est qu'il se gonfle (n'explose pas comme on pourrait le penser du nom du "big bang").

À quoi ressemblerait l'univers, si nous le gelions dans un instant, est-il susceptible d'être un ballon ou un ballon de rugby, un cône ou une sorte de forme irrégulière?

Est-il rempli de galaxies, de poussière, de trous noirs ou vit-il sur les bords de sa forme 3D et la partie centrale est "vide"?

At-il un trou noir géant ou une étoile au milieu autour de laquelle tout tourne?

La géométrie et la topologie globales de l'univers ont été étudiées par la mission Planck. Certains résultats sont décrits dans cet article . Les résultats définitifs ne sont pas encore disponibles.

Un extrait:

Nous avons calculé la probabilité bayésienne pour des modèles topologiques spécifiques dans des univers avec des géométries localement planes, hyperboliques et sphériques, qui ne montrent aucune preuve d'une topologie à connexions multiples avec un domaine fondamental dans la dernière surface de diffusion. Après calibration sur simulations, les recherches directes de cercles correspondants résultant de l'intersection du domaine topologique fondamental avec la surface de la dernière diffusion donnent également un résultat nul à haute con fi ance ... La future mesure Planck de la polarisation CMB nous permettra de tester plus des géométries anisotropes et des topologies non triviales et peuvent fournir des conclusions plus définitives, par exemple en nous permettant d'étendre modérément la sensibilité à la topologie à grande échelle.

La quantité d'anisotropie de l'univers va être déduite du fond micro-ondes cosmique (CMB).

Crédit d'image: Agence spatiale européenne, collaboration Planck

Des images à résolution plus élevée du CMB peuvent être trouvées ici

L'univers est à peu près un espace-temps à 4 dimensions avec le big bang comme singularité. Il n'a pas de bords dans l'espace 3D lorsque vous voyagez. En regardant vers le passé, la frontière, si vous aimez l'appeler comme ça, c'est le big bang. Le big bang nous regarde sur Terre comme étant à une distance de 13,81 milliards (13,81e9) d'années-lumière dans n'importe quelle direction. Ou être 13,81 milliards d'années dans le passé, car la lumière avait besoin de ce temps pour nous rejoindre. Mais nous ne pouvons pas voyager vers cette frontière, car l'univers se dilate plus vite que nous (ou la lumière) ne pouvons voyager. Nous avons dû voyager dans le passé ou plus vite que la lumière pour y arriver, peu importe dans quelle direction spatiale.

Il n'y a pas de trou noir au centre de l'univers, mais le big bang, si vous voulez l'appeler le centre d'un espace-temps de 4 jours.

L'univers, lorsqu'on regarde un âge fixe de 13,81 milliards d'années par exemple, est rempli de façon presque homogène de galaxies à très grande échelle. Localement, les galaxies sont regroupées en amas et superamas. Les superamas forment une sorte de réseau 3D. Mais il n'y a pas de régions totalement vides. Il y a toujours du gaz ou de la poussière ou du plasma ou des rayons cosmiques qui se déplacent rapidement, des neutrinos, etc.

Si vous pouviez arrêter l'expansion de l'univers à un moment cosmique donné , vous vous verriez dans l'une ou l'autre direction à peu près à la même distance et à peu près dans le même passé. (Une telle structure est appelée 3 sphères . La surface d'une 4 billes est un exemple de 3 sphères. Cette vidéo YouTube essaie de visualiser une 3 sphères rotative.)

En raison de l'expansion rapide de l'espace-temps, la lumière ne peut pas voyager assez rapidement dans l'univers pour que cela soit possible. Par conséquent, nous pouvons au mieux revenir sur le big bang, quelle que soit la direction dans laquelle nous regardons. La lumière a besoin de plus de temps pour voyager dans l'univers car l'univers existe après le big bang.

Ok, vous avez peut-être des idées fausses.

L'Univers n'a pas de centre du tout. Il a la même apparence du point d'avaery, partout où vous regardez. Il est approximativement comme suit:

Cette image représente une boîte à très grande échelle sur notre univers à l'heure actuelle (pas à l'heure perçue, basée sur la lumière reçue). Bien sûr, ce n'est qu'une simulation informatique. Chaque point représente un amas de galaxies.

Vous devez donc imaginer un espace tridimensionnel infini rempli de structures filamenteuses comme celles-ci. Et infini signifie qu'il n'a pas de limites, donc il n'a pas de forme "externe". Pas de ballon, de rugby ni de cône là-bas. De plus, la forme extérieure n'est pas irrégulière, juste infinie. Chacune de ces formes a une frontière 2D sur un espace 3D, mais l'univers n'a pas de frontière.