Ще в IV столітті до н.е. Арістотель цікавився питанням: чи є Всесвіт нескінченним? Філософ вважав, що небесні тіла рухаються навколо Землі, яка розташована в центрі Всесвіту. З цієї точки зору Всесвіт мав би бути скінченним, адже нескінченний простір не може мати центра. Логіка Арістотеля, хоч і спрощена, поставила питання, яке залишається актуальним навіть через два тисячоліття.
Сьогодні науковці все ще не можуть точно сказати, чи Всесвіт плаский і безмежний, чи його простір має кінцеву форму, наприклад, сферу або тор. Однак сучасні методи дослідження значно перевершують уявлення античності. У пошуках відповіді астрофізики використовують космічні спостереження, математичні моделі та комп’ютерні симуляції.
Методика «Кола в небі»
У 1998 році вчені Ніл Корніш, Гленн Старкман і Девід Спергель запропонували методику «Кола в небі». Вони припустили, що якщо Всесвіт має топологію тривимірного тора, то світло могло б подорожувати різними маршрутами й повертатися до однієї точки. Виявлення таких «кіл» у космічному мікрохвильовому фоні (КМФ), залишках Великого вибуху, могло б підтвердити цю гіпотезу. Однак дослідження, проведені за допомогою даних супутників WMAP і Planck, не виявили таких сигналів.
Це може свідчити, що Всесвіт є або нескінченним, або настільки великим, що наші сучасні спостереження охоплюють лише малу його частину. Щоб подолати ці обмеження, дослідницька група Compact, до складу якої входять науковці з семи країн, розробляє нові підходи до вивчення космічної топології.
Вивчення хвиль у Всесвіті
Ідея, на якій ґрунтується нова методика, була запропонована математиком Марком Каком ще у 1966 році. Вона полягає у використанні аналізу хвиль, що залишили слід у структурі Всесвіту після Великого вибуху. Ці хвилі відобразилися у варіаціях температури КМФ. Якщо Всесвіт має специфічну топологію, вона може посилювати певні частоти й приглушувати інші.
Вивчення таких частот дозволить визначити форму Всесвіту. Наприклад, відсутність температурної кореляції в КМФ на великих кутових масштабах у понад 60 градусів може свідчити, що Всесвіт має скінченну форму.
Подальші перспективи
Дослідники Compact створюють моделі для різних можливих топологій, таких як 3D-тор чи сфера, і аналізують відповідні дані. Окрім КМФ, вони використовують інформацію про розподіл галактик, що забезпечує більш детальну тривимірну картину Всесвіту. Очікується, що нові карти, які будуть отримані за допомогою телескопів Euclid, Roman і Spherex, значно покращать точність аналізу.
Хоча ймовірність знайти остаточну відповідь залишається невисокою, дослідники вважають цю роботу важливою. Якщо топологія Всесвіту буде знайдена, це стане проривом у нашому розумінні космосу. Якщо ж ні, то це може означати, що Всесвіт настільки великий, що його межі недосяжні для наших спостережень.
Незалежно від результату, такі дослідження допоможуть нам краще зрозуміти структуру простору і розв’язати питання, яке ще Арістотель назвав надзвичайно важливим для пошуку істини.
Раніше ми розповідали про ТОП-7 таємниць Всесвіту.
За матеріалами quantamagazine.org
