Oamenii de știință încearcă să afle care este forma Universului

S-ar putea să trăim într-o gogoașă. Poate părea o afirmație scoasă dintr-un episod de desene animate, dar aceasta ar putea fi forma Universului – mai exact, o gogoașă hiperdimensională pe care matematicienii o numesc 3-torus. De fapt, este doar una dintre numeroasele posibilități pentru topologia cosmosului.

„Încercăm să găsim forma spațiului”, spune Yashar Akrami de la Institutul de Fizică Teoretică din Madrid, membru al unui parteneriat internațional numit Compact (Collaboration for Observations, Models and Predictions of Anomalies and Cosmic Topology).

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

În luna mai, echipa Compact a explicat că problema formei universului rămâne în continuare deschisă și a analizat perspectivele viitoare pentru a afla și mai multe.

„Încercăm să găsim forma spațiului”

Topologia unui obiect specifică modul în care sunt conectate părțile sale. O gogoașă are aceeași topologie ca o ceașcă de ceai, gaura fiind echivalentă cu mânerul: puteți remodela o gogoașă de lut în formă de ceașcă fără să o rupeți. În mod similar, o sferă, un cub și o banană au toate aceeași topologie, fără găuri.

Ideea potrivit căreia întregul univers poate avea o formă este greu de imaginat. Pe lângă topologie, mai există un alt aspect: curbura. În teoria relativității generale din 1916, Albert Einstein a arătat că spațiul poate fi curbat de obiecte masive, creând forța de gravitație.

Imaginați-vă spațiul ca fiind bidimensional, ca o foaie, în loc să aibă toate cele trei dimensiuni spațiale. Spațiul plat este ca o foaie de hârtie plată, în timp ce spațiul curbat ar putea fi ca suprafața unei sfere (curbură pozitivă) sau ca o șa (curbură negativă), potrivit The Guardian.

Aceste posibilități pot fi distinse prin geometrie simplă. Pe o foaie plană, unghiurile unui triunghi trebuie să însumeze 180 de grade. Dar pe o suprafață curbată, situația nu mai este așa. Comparând dimensiunea reală și cea aparentă a obiectelor îndepărtate (cum ar fi galaxiile), astronomii pot observa că universul nostru în ansamblu pare a fi cât se poate de aproape de plat: este ca o foaie plată, plină de mici gropițe în care fiecare stea deformează spațiul din jurul ei.

„Totul în univers este afectat de topologie”

„Știind care este curbura, știi ce tipuri de topologii sunt posibile”, spune Akrami.

Spațiul plat ar putea continua la nesfârșit, ca o foaie de hârtie infinită. Aceasta este cea mai plictisitoare și banală posibilitate. Dar o geometrie plană se potrivește, de asemenea, cu unele topologii pe care cosmologii le numesc, în mod eufemistic, „non-triviale”, ceea ce înseamnă că sunt mult mai interesante.

Există, din motive matematice, exact 18 posibilități. În general, acestea corespund universului care are un volum finit, dar nu are margini: dacă călătoriți mai departe decât scara universului, ajungeți înapoi de unde ați plecat. Este ca ecranul unui joc video în care un personaj care iese pe extrema dreaptă reapare pe extrema stângă – ca și cum ecranul ar fi răsucit într-o buclă. În trei dimensiuni, cea mai simplă dintre aceste topologii este 3-torusul: ca o cutie din care, ieșind prin orice față, se reintră prin fața opusă.

„Totul în univers este afectat de topologie. Cazul ideal va fi să combinăm tot ceea ce este observabil și să sperăm că astfel vom obține un semnal mare al topologiei”, spune Akrami.

Vom avea un fel de Google Earth pentru întregul cosmos

Există mai multe instrumente aflate în prezent în uz sau în construcție care vor completa mai multe detalii despre ceea ce se află în interiorul volumului de spațiu observabil, cum ar fi telescopul spațial Euclid al Agenției Spațiale Europene, lansat anul trecut, și Observatorul SKA (fostul Square Kilometre Array), un sistem de radiotelescoape în curs de construcție în Australia și Africa de Sud.

„Ne dorim un recensământ al întregii materii din univers, care ne va permite să înțelegem structura globală a spațiului și a timpului”, arată echipa.

Dacă reușesc acest lucru – și dacă se va dovedi că topologia cosmică face ca universul să fie finit – echipa își imaginează o zi în care vom avea un fel de Google Earth pentru întregul cosmos: o hartă a tuturor lucrurilor.

Vă mai recomandăm să citiți și:

Primele imagini „directe” cu unele dintre cele mai vechi galaxii ale Universului

Ce viitor are omenirea în Univers? „Abia vom face față unui zbor spre alte planete”

De ce este „convins” Dumitru Prunariu că oamenii nu sunt singuri în Univers?

Care este forma Universului? Unii cercetători spun că ar semăna cu un hol cu oglinzi