Учені з'ясували, що Всесвіт може бути гігантським тривимірним пончиком

Уявіть собі Всесвіт, де ви б могли направити космічний корабель в одному напрямку, а повернутися в результаті туди, звідки вирушили. Якби наш Всесвіт був пончиком, то такі рухи були б можливі, і фізики змогли б виміряти його розмір, пише Science Alert.

Досліджуючи світ з дуже раннім Всесвітом, учений Томас Бухерт з Ліонського університету і команда астрофізиків дійшли висновку, що наш космос може бути багатозвʼязним, а це означає, що простір замкнутий сам по собі у всіх трьох вимірах, як тривимірний пончик.

Такий Всесвіт повинен мати межу, і, згідно з їхніми результатами, весь наш космос може бути всього в три-чотири рази більшим, ніж межі спостережуваного Всесвіту, приблизно за 45 мільярдів світлових років від нас.

Протягом десятиліть астрономи обговорювали природу геометричної форми космосу: чи є наш Всесвіт "плоским" (це означає, що уявні паралельні лінії залишаться паралельними назавжди), "закритим" (паралельні лінії в кінцевому підсумку перетнуться) або "відкритим" (ці лінії будуть розходитися).

Плоскі і відкриті Всесвіти будуть продовжувати розширюватися вічно, у той час як замкнутий у кінцевому підсумку зруйнується сам по собі. Численні спостереження, особливо за реліктовим випромінюванням (спалах світла, що виник, коли нашому Всесвіту було всього 380 000 років), твердо встановили, що ми живемо в плоскому Всесвіту.

Паралельні лінії залишаються паралельними, і наш Всесвіт буде просто продовжувати розширюватися. Але форма — це щось більше, ніж геометрія.

Важливо зазначити, що вимірювання вмісту і форми Всесвіту говорять лише про його геометрію, але ніяк не про топологію. Вони не дають точну відповідь на запитання про те, чи є наш Всесвіт багатозвʼязним, а це означає, що один або кілька вимірів нашого космосу зʼєднуються одне з одним.

Варто згадати, що карти реліктового випромінювання, зроблені за допомогою супутників, таких як WMAP NASA і Planck ЕКА, показали у великих масштабах цікаву кількість відсутніх пертурбацій. Перебудова — відхилення небесного тіла від орбіти під впливом інших сил, крім гравітаційного тяжіння центру мас системи, таких як інші небесні тіла або опір середовища.

У результаті чого Бухерт і його співробітники вирішили зʼясувати, чи можуть ці відсутні пертурбації бути викликані багатозвʼязним Всесвітом. Для цього команда провела безліч компʼютерних симуляцій того, як виглядало б реліктове випромінювання, якби Всесвіт представляв собою гігантський тривимірний пончик, де наш космос зʼєднаний сам із собою у всіх трьох вимірах.

"Властивості спостережуваних флуктуацій (відхилення від середнього значення випадкової величини, що характеризує систему з великого числа хаотичної взаємності частинок) реліктового випромінювання показують відсутню потужність у масштабах, що перевищують розміри Всесвіту", — зазначив Бухерт.

Відсутність потужності означає, що флуктуацій у реліктовому випромінюванні немає в таких масштабах і що наш Всесвіт багатозвʼязний і кінцевий.

"Порівняно зі стандартною космологічної моделлю, яка вважається нескінченною, ми виявили набагато кращу відповідність спостережуваних флуктуацій. Також ми можемо варіювати розмір космосу і повторити цей аналіз", — підкреслив Бухерт.

У результаті виходить оптимальний розмір Всесвіту, який найкращим чином відповідає спостереженням реліктового випромінювання.

"Відповідь нашого дослідження полягає в тому, що кінцевий Всесвіт краще відповідає спостереженням, ніж нескінченна модель. Ми навіть могли б сказати, що тепер знаємо розміри Всесвіту", — додав Бухерт.

Команда виявила, що багатозвʼязний Всесвіт приблизно в три-чотири рази більший, ніж спостерігається, і краще за все відповідає даним реліктового випромінювання.

І хоча технічно це означає, що ви можете рухатися в одному напрямку і в кінцевому підсумку повернутися туди, звідки вирушили, насправді ви не зможете цього зробити в реальності.

Ми живемо у Всесвіті, і у великих масштабах Всесвіт розширюється зі швидкістю, що перевищує швидкість світла, тому ви ніколи не зможете наздогнати і завершити цикл. Проте, цікаво уявити, що ми живемо на поверхні гігантського пончика.