Oavsett hur elegant din teori är, experimentella data kommer att ha sista ordet. Observationer av planeternas retrograda rörelse var grundläggande för den kopernikanska revolutionen, där solen ersatte jorden i mitten av solsystemet. Och Merkurius ovanliga omloppsbana gav en spektakulär bekräftelse på teorin om allmän relativitet. Faktiskt, hela vår förståelse av universum bygger på observerade, oväntade anomalier.

Nu vår nya tidning, publiceras i Natur astronomi , har kommit till en slutsats som kan släppa lös en kris i kosmologin – om den bekräftas. Vi visar att universums form faktiskt kan vara böjd snarare än platt, som tidigare trott — med en sannolikhet större än 99 %. I ett krökt universum, oavsett vilken riktning du reser i, du kommer att hamna vid startpunkten – precis som på en sfär. Även om universum har fyra dimensioner, inklusive tid.

Resultatet baserades på senaste mätningar av Cosmic Microwave Background, ljuset kvar från Big Bang, insamlade av Planck Satellite. Enligt Albert Einsteins allmänna relativitetsteori, massa förvränger rum och tid runt det. Som ett resultat, ljusstrålar tar en uppenbar vändning runt ett massivt föremål istället för att färdas i en rak linje – en effekt som kallas gravitationslinsning.

Det finns mycket mer sådan linsning i Planck-data än vad det borde vara, vilket betyder att universum kan innehålla mer mörk materia – en osynlig och okänd substans – än vi tror. I vår studie, vi visade att ett slutet universum kan ge en fysisk förklaring till detta, eftersom det kan ta emot mycket mer mörk materia än ett platt universum. Ett sådant universum är perfekt förenligt med allmän relativitetsteori.

Stor huvudvärk

Inte alla kosmologer är dock övertygade om ett slutet universum - tidigare studier har föreslagit att kosmos verkligen är platt. Och om ett sfäriskt universum är en lösning på linsavvikelsen, då måste vi hantera flera betydande konsekvenser. För det första, vi måste revidera en grundläggande hörnsten i kosmologin – teorin om kosmologisk inflation. Inflationen beskriver de första ögonblicken efter Big Bang, förutsäga en period av exponentiell expansion för det ursprungliga universum.

Teorin utvecklades under de senaste 40 åren för att förklara varför avlägsna delar av universum ser likadana ut och har samma temperatur, när de är för långt ifrån varandra för att någonsin ha varit i kontakt. Inflation löser problemet eftersom det betyder att avlägsna områden i universum en gång skulle ha varit sammankopplade. Men perioden av snabb expansion som slängde isär dessa regioner tros också ha fört universum till planhet med utsökt precision.

Om universum är stängt, standardinflationen är i trubbel. Och det betyder att vi tappar vår standardförklaring till varför universum har den struktur det har.

När vi antar att universum är krökt, Planck-data är i huvudsak oense med alla andra datamängder. Allt detta kokar ner till en verklig kris för kosmologin, som vi säger i vår tidning. Av dessa anledningar, kosmologer är försiktiga - och många av dem föredrar att tillskriva resultaten till en statistisk slump som kommer att lösa sig när nya data från framtida experiment är tillgängliga.

Kan vi ha fel?

Det är säkert möjligt att vi visar sig ha fel. Men det finns en huvudorsak, enligt vår åsikt, varför denna anomali inte bara bör kasseras. I partikelfysik, en upptäckt bör nå en noggrannhet på minst fem "sigmas" för att accepteras av samhället. Här är vi något över tre sigmas, så vi ligger klart under denna acceptansnivå. Men medan standardmodellen för partikelfysik är baserad på känd och beprövad fysik, den kosmologiska standardmodellen är baserad på okänd fysik.

Just nu, de fysiska bevisen för kosmologins tre pelare – mörk materia, mörk energi (som får universum att expandera i snabbare takt) och inflation – kommer enbart från kosmologi. Deras existens kan förklara många astrofysiska observationer.

Men de förväntas inte vare sig i standardmodellen för partikelfysik som styr universum på de minsta skalorna eller i den allmänna relativitetsteorin som verkar på de stora skalorna. Istället, dessa ämnen tillhör området för okänd fysik. Ingen har någonsin sett varken mörk materia, mörk energi eller inflation – i laboratoriet eller någon annanstans.

Så medan en anomali i partikelfysik kan betraktas som en antydan om att vi kan behöva uppfinna helt ny fysik, en anomali i kosmologin bör betraktas som det enda sättet vi har att belysa helt okänd fysik.

Därför, det mest intressanta resultatet av vår uppsats är inte att universum verkar vara krökt snarare än platt, men det faktum att det kan tvinga oss att ordna om bitarna i det kosmiska pusslet på ett helt annat sätt.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.