Se încearcă cea mai mare descoperire din istorie: Care este forma Universului

Postat la: 18.06.2024 |

Este posibil ca Universul nostru să aibă forma unei gogoși. Deși această idee poate suna ca dintr-un desen animat, forma Universului ar putea fi de fapt o gogoașă hiperdimensională, cunoscută de matematicieni sub numele de 3-torus. Aceasta este doar una dintre numeroasele posibile topologii ale cosmosului.

„Încercăm să descoperim forma spațiului", explică 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). Topologia unui obiect indică modul în care sunt conectate părțile sale. De exemplu, o gogoașă și o ceașcă de ceai au aceeași topologie, gaura gogoșii fiind echivalentă cu mânerul ceștii: puteți transforma o gogoașă de lut într-o ceașcă fără a o rupe. În același mod, o sferă, un cub și o banană au toate aceeași topologie, deoarece nu au găuri.

Ideea că întregul univers poate avea o formă distinctă este dificil de conceput. Pe lângă topologie, există și un alt aspect important: curbura. În teoria relativității generale din 1916, Albert Einstein a demonstrat că spațiul poate fi curbat de obiecte masive, generând forța gravitației. Imaginați-vă spațiul ca fiind bidimensional, precum o foaie de hârtie, în loc să aibă toate cele trei dimensiuni spațiale. Spațiul plat este ca o foaie de hârtie netedă, în timp ce spațiul curbat ar putea semăna cu suprafața unei sfere (curbură pozitivă) sau cu o șa (curbură negativă).

Aceste posibilități pot fi diferențiate prin geometrie simplă. Pe o foaie plată, unghiurile unui triunghi însumează 180 de grade. Pe o suprafață curbată, însă, situația este diferită. Comparând dimensiunea reală și aparentă a obiectelor îndepărtate, cum ar fi galaxiile, astronomii au constatat că universul nostru pare a fi aproape plat: asemănător unei foi de hârtie netede, dar cu mici distorsiuni cauzate de fiecare stea care deformează spațiul din jurul ei. „Cunoscând curbura, poți deduce ce tipuri de topologii sunt posibile", spune Akrami. Spațiul plat ar putea continua la nesfârșit, asemenea unei foi de hârtie infinite. Aceasta este cea mai simplă și banală posibilitate.

Totuși, o geometrie plană poate corespunde și unor topologii pe care cosmologii le consideră „non-triviale", adică mult mai interesante. Din motive matematice, există exact 18 posibilități. Acestea corespund, în general, unui univers cu volum finit, dar fără margini: dacă călătorești suficient de departe, ajungi înapoi la punctul de plecare. Este ca într-un joc video unde un personaj care iese prin marginea dreaptă reapare pe marginea stângă - ca și cum ecranul ar fi răsucit într-o buclă. În trei dimensiuni, cea mai simplă dintre aceste topologii este 3-torusul: o cutie în care ieșind prin orice față, reintri prin fața opusă.

„Totul în univers este influențat de topologie. Ideal ar fi să combinăm toate observațiile disponibile și să sperăm că vom obține un semnal clar al topologiei", spune Akrami. Mai multe instrumente sunt deja utilizate sau în curs de dezvoltare pentru a ne oferi detalii despre volumul de spațiu observabil, cum ar fi telescopul spațial Euclid al Agenției Spațiale Europene, lansat anul trecut, și Observatorul SKA. „Ne dorim un recensământ al întregii materii din univers, care ne va permite să înțelegem structura globală a spațiului și a timpului", explică echipa. Dacă reușesc acest lucru - și dacă se dovedește 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.