Zagonetka oblika univerzuma možda je bliža rešenju nego što se misli. Naučnici nagovešćuju da se dokazi možda već nalaze u postojećim podacima, čekaju se jedino precizniji algoritmi i matematički modeli. Buduće mapiranje distribucije i brzine galaksija pružiće do sada neviđen uvid u globalnu strukturu svega što postoji. Da li je univerzum beskonačno ravan ili je grandiozna, složeno povezana krofna, pitanje je na koje se odgovor može dobiti već u sledećih nekoliko godina.
Zamislite da upravljate zvezdanim brodom koji se kreće pravolinijski kroz nepregledno prostranstvo, putujući stotinama hiljada svetlosnih godina daleko od matične planete. Nakon neverovatno dugog puta, ispred vas se pojavljuje nešto poznato: Sunčev sistem. Iako ste leteli isključivo pravo, vratili ste se tamo odakle ste krenuli. Navedeni scenario opisuje zatvoreni univerzum (closed-loop universe), u kojem povezivanje prostora dozvoljava ovakvu vrstu kružnog putovanja. Ali naučnici moramo upozoravaju na ključnu razliku: povratak u istu prostornu tačku, ali ne i u isto vreme. Vraćanje u isti trenutak i na isto mesto zahtevao bi postojanje zatvorene vremenske krive – što bi praktično bila vremenska mašina. Maločas pomenuta topologija, međutim, podrazumeva samo prostorno zakrivljenje putanje.
Šta je, zapravo, kosmička topologija? Ona proučava globalni oblik i povezanost kosmosa. Dok standardni kosmološki modeli pretpostavljaju da živimo u ravnom i beskonačnom kosmosu koji se u svim smerovima proteže u nedogled, topologija istražuje da li je on zapravo konačan, a bez granica, slično površini sfere ili torusa. Suština u razumevanju ovih oblika jeste postojanje zatvorenih petlji (unshrinkable closed loops). U topološkom smislu, to su putanje koje se ne mogu stisnuti ili sažeti u jednu tačku upravo zbog specifične povezanosti prostora – zamislite putanju koja ide oko rupe u krofni. Ako bi naš univerzum imao ovakva svojstva, putovanje duž petlje bi vas nužno vratilo na polaznu tačku. Najsnažniji alat za proveru jeste kosmičko pozadinsko zračenje (CMB) – najstarije svetlo u univerzumu, nastalo oko 380.000 godina nakon Velikog praska. Naučnici veruju da bi specifična topologija mogla ostaviti suptilne otiske u navedenom zračenju, što bi dovelo do fenomena poznatog kao narušavanje homogenosti na najvećim skalama.
Potraga za ovim potpisima u kosmičkog pozadinskog zračenja prošla je kroz nekoliko ključnih faza:
Kraj devedesetih godina: Naučnici su shvatili da se šabloni unutar CMB mogu iskoristiti kao mapa za prepoznavanje topoloških karakteristika.
Sredina dvehiljadite: Satelit WMAP pružio je prve podatke visoke osetljivosti, omogućivši detaljniju analizu anomalija.
Prva decenija trećeg milenijuma: Prikupljeni su podaci boljeg kvaliteta, mada se od tada granice onoga što CMB može da kaže nisu značajno pomerile.
Da bi se istraživanje unapredilo, osnovana je grupa COMPACT (Collaboration for Observations, Models and Predictions of Anomalies and Cosmic Topology). Ovu međunarodnu saradnju čini oko 20 vrhunskih naučnika, među kojima je i profesor Endru Džafi sa Imperijal koledža u Londonu. Vrhunac dosadašnjeg traganja predstavlja objavljivanje naučnog rada u časopisu Nature Astronomy (autori Krejg DŽ. Kopi i saradnici). Cilj je da dosadašnja posmatranja objedine u potpunu matematičku teoriju koja bi pouzdano prepoznala topologije sposobne da opišu univerzum, dajući teorijsku potporu uočenim anomalijama.
Kako prepoznati oblik univerzuma? Glavni trag koji istraživači traže zove se identifikacije. To su stanja u kojima dva područja na nebu, koja deluju kao da su na suprotnim stranama kosmosa, zapravo predstavljaju istu fizičku tačku posmatranu iz različitih uglova. Ovo je svojevrsna optička iluzija izazvana time što svetlost putuje oko univerzuma u više smerovaa. Da bi se to slikovito preikazalo, koristi se analogija trodimenzionalnog torusa (oblik krofne).
„Zamislite krug koji ide oko prstena krofne i prolazi kroz nju. Postojanje ovakvih putanja ukazuje na vrstu topologije koju tražimo. U CMB to bi moglo značiti krugove na suprotnim stranama neba koji imaju identičan obrazac”, naglašava Endru Džafi. Krugovi bi bili identični, jer bi predstavljali isti otisak materije viđen s leđa i spreda zbog zatvorene prirode prostora.
Dosadašnja istraživanja su se usredsredila na kosmičko pozadinsko zračenje, što je praktično analiza dvodimenzionalne sfere. Međutim, profesor Džafi ističe da pravi prodor leži u trodimenzionalnim mapama koje uključuju distribuciju galaksija, gasa i jata galaksija. Pitanje je zašto do sada nisu viđeni blizanci – identična jata galaksija koja se ogledaju na različitim krajevima neba? Odgovor leži u razmeri. Ukoliko je topologija tipa torusa, ona mora biti dovoljno velika da su ti blizanci previše udaljeni jedni od drugih i od nas, da bi se lako uočili u isto vreme. Uspeh otkrivanja zavisi od kosmičke sreće: veličina univerzuma ne sme biti znatno veća od sfere kosmičkog pozadinskog zračenja. Ako je prevelik, svetlost sa njegovih ponovljenih delova još nije imala vremena da stigne do nas, ostavljajući topološku strukturu zauvek van čovekovog posmatračkog horizonta.
Zagonetka oblika univerzuma možda je bliža rešenju nego što se misli. Naučnici iz grupe COMPACT nagovešćuju da se dokazi možda već nalaze u postojećim podacima, čekaju se jedino precizniji algoritmi i matematički modeli. Buduće mapiranje distribucije i brzine galaksija pružiće do sada neviđen uvid u globalnu strukturu svega što postoji. Da li je naš kosmički dom beskonačna ravan ili je grandiozna, složeno povezana krofna, pitanje je na koje se odgovor može dobiti već u sledećih nekoliko godina.
(Ilustracija J. LAW/ESO)
(Astronomski magazin)
