Понять форму Вселенной чрезвычайно сложно. Ученые относительно уверены, что локальная геометрия наблюдаемой Вселенной плоская или почти плоская. Однако они гораздо менее уверены в общей глобальной топологии Вселенной. До сих пор мы не знаем точно, бесконечна ли Вселенная или конечна, возможно, принимая форму тора (пончика) во время квантовых процессов Большого взрыва.
Для исследования этой загадки международная группа ученых создала Сотрудничество по наблюдениям, моделям и предсказаниям аномалий и космической топологии (COMPACT), чтобы повторно анализировать данные космического микроволнового фона (CMB).
Ранее считалось, что эти данные не подходят для исследования "экзотических" топологий, но первая статья сотрудничества, опубликованная в Physical Review Letters, опровергает эту идею. Исследование предполагает, что CMB может поддерживать относительно простые евклидовы (плоские) топологии, что указывает на возможность существования более сложных структур.
"Хотя явных признаков топологии еще не обнаружено, мы представляем доказательства того, что предыдущие исследования топологии не исчерпали всех потенциально значимых возможностей", — пишут исследователи COMPACT. "Есть еще много возможностей для открытия или ограничения топологии пространства".
Изучение глобальной топологии важно для понимания Вселенной. Конечная форма, такая как тор, может создать иллюзию, что телескопы видят одно и то же пространство Вселенной с разных точек неба, создавая эффект "зеркального зала". Хотя таких наблюдений пока нет, это может означать, что необходимый свет еще не достиг нас и находится за горизонтом CMB.
Вместо рассмотрения всех 18 математически возможных топологий, в статье исследуется форма, известная как 3-тор (E1), и две ее расширения (E2 и E3). В статье делается вывод, что E1 можно исключить на основе данных реликтового излучения (если она находится в пределах горизонта).
Тем не менее, топологии E2 и E3, которые включают повороты на 180 и 90 градусов соответственно, все еще могут быть объяснены данными CMB. "Область Вселенной, рассматриваемая через скрученную замкнутую петлю, создаст два вида на себя, которые будут разными, но коррелированными", — говорится в статье APS. E2 и E3 представляют собой относительно простые структуры, которые не могут быть объяснены наблюдаемыми данными, поэтому даже более сложные топологии также могут быть возможными.
В конечном итоге, для утверждения о том, что мы живем в одной топологической Вселенной, а не в другой, необходимы наблюдательные доказательства. Команда заявляет, что ищет "топологический отпечаток" в данных CMB для подтверждения определенных теорий.
Постепенно понимание формы Вселенной начинает проясняться.
