Загонетка облика универзума можда је ближа решењу него што се мисли. Научници наговешћују да се докази можда већ налазе у постојећим подацима, чекају се једино прецизнији алгоритми и математички модели. Будуће мапирање дистрибуције и брзине галаксија пружиће до сада невиђен увид у глобалну структуру свега што постоји. Да ли је универзум бесконачно раван или је грандиозна, сложено повезана крофна, питање је на које се одговор може добити већ у следећих неколико година.
Замислите да управљате звезданим бродом који се креће праволинијски кроз непрегледно пространство, путујући стотинама хиљада светлосних година далеко од матичне планете. Након невероватно дугог пута, испред вас се појављује нешто познато: Сунчев систем. Иако сте летели искључиво право, вратили сте се тамо одакле сте кренули. Наведени сценарио описује затворени универзум (цлосед-лооп универсе), у којем повезивање простора дозвољава овакву врсту кружног путовања. Али научници морамо упозоравају на кључну разлику: повратак у исту просторну тачку, али не и у исто време. Враћање у исти тренутак и на исто место захтевао би постојање затворене временске криве – што би практично била временска машина. Малочас поменута топологија, међутим, подразумева само просторно закривљење путање.
Шта је, заправо, космичка топологија? Она проучава глобални облик и повезаност космоса. Док стандардни космолошки модели претпостављају да живимо у равном и бесконачном космосу који се у свим смеровима протеже у недоглед, топологија истражује да ли је он заправо коначан, а без граница, слично површини сфере или торуса. Суштина у разумевању ових облика јесте постојање затворених петљи (unshrinkable closed loops). У тополошком смислу, то су путање које се не могу стиснути или сажети у једну тачку управо због специфичне повезаности простора – замислите путању која иде око рупе у крофни. Ако би наш универзум имао оваква својства, путовање дуж петље би вас нужно вратило на полазну тачку. Најснажнији алат за проверу јесте космичко позадинско зрачење (CMB) – најстарије светло у универзуму, настало око 380.000 година након Великог праска. Научници верују да би специфична топологија могла оставити суптилне отиске у наведеном зрачењу, што би довело до феномена познатог као нарушавање хомогености на највећим скалама.
Потрага за овим потписима у космичког позадинског зрачења прошла је кроз неколико кључних фаза:
Kрај деведесетих година: Научници су схватили да се шаблони унутар CMB могу искористити као мапа за препознавање тополошких карактеристика.
Средина двехиљадите: Сателит WМAP пружио је прве податке високе осетљивости, омогућивши детаљнију анализу аномалија.
Прва деценија трећег миленијума: Прикупљени су подаци бољег квалитета, мада се од тада границе онога што CMB може да каже нису значајно помериле.
Да би се истраживање унапредило, основана је група COMPACT (Collaboration for Observations, Models and Predictions of Anomalies and Cosmic Topology). Ову међународну сарадњу чини око 20 врхунских научника, међу којима је и професор Ендру Џафи са Империјал колеџа у Лондону. Врхунац досадашњег трагања представља објављивање научног рада у часопису Nature Astronomy (аутори Kрејг Џ. Kопи и сарадници). Циљ је да досадашња посматрања обједине у потпуну математичку теорију која би поуздано препознала топологије способне да опишу универзум, дајући теоријску потпору уоченим аномалијама.
Kако препознати облик универзума? Главни траг који истраживачи траже зове се идентификације. То су стања у којима два подручја на небу, која делују као да су на супротним странама космоса, заправо представљају исту физичку тачку посматрану из различитих углова. Ово је својеврсна оптичка илузија изазвана тиме што светлост путује око универзума у више смероваа. Да би се то сликовито преиказало, користи се аналогија тродимензионалног торуса (облик крофне).
„Замислите круг који иде око прстена крофне и пролази кроз њу. Постојање оваквих путања указује на врсту топологије коју тражимо. У CMB то би могло значити кругове на супротним странама неба који имају идентичан образац”, наглашава Ендру Џафи. Kругови би били идентични, јер би представљали исти отисак материје виђен с леђа и спреда због затворене природе простора.
Досадашња истраживања су се усредсредила на космичко позадинско зрачење, што је практично анализа дводимензионалне сфере. Међутим, професор Џафи истиче да прави продор лежи у тродимензионалним мапама које укључују дистрибуцију галаксија, гаса и јата галаксија. Питање је зашто до сада нису виђени близанци – идентична јата галаксија која се огледају на различитим крајевима неба? Одговор лежи у размери. Уколико је топологија типа торуса, она мора бити довољно велика да су ти близанци превише удаљени једни од других и од нас, да би се лако уочили у исто време. Успех откривања зависи од космичке среће: величина универзума не сме бити знатно већа од сфере космичког позадинског зрачења. Ако је превелик, светлост са његових поновљених делова још није имала времена да стигне до нас, остављајући тополошку структуру заувек ван човековог посматрачког хоризонта.
Загонетка облика универзума можда је ближа решењу него што се мисли. Научници из групе COMPACТ наговешћују да се докази можда већ налазе у постојећим подацима, чекају се једино прецизнији алгоритми и математички модели. Будуће мапирање дистрибуције и брзине галаксија пружиће до сада невиђен увид у глобалну структуру свега што постоји. Да ли је наш космички дом бесконачна раван или је грандиозна, сложено повезана крофна, питање је на које се одговор може добити већ у следећих неколико година.
(Илустрација Ј. LАW/ЕSО)
(Астрономски магазин)
