Topologia cosmică: căutarea formei Universului
Topologia cosmică, adică forma globală și conectivitatea cosmosului, ar putea permite existența unor trasee care revin la același punct spațial fără a genera bucle temporale. Andrew Jaffe, profesor de cosmologie și astrofizică la Imperial College London, explică: „În unele cazuri, există o cale fizică reală și dreaptă care te poate readuce de unde ai plecat, dar nu și în momentul în care ai plecat.” Dacă revenirea ar fi și temporală, ar rezulta o „curbă de timp închisă”, echivalentul unei mașini a timpului.
Paradigma actuală descrie un univers plat, infinit în toate direcțiile, dar topologia globală ar putea invalida parțial sau total această axiomă. Autorii unui studiu publicat în 2026 în Nature Astronomy notează că topologia se caracterizează prin posibila existență a unor bucle închise care nu pot fi micșorate: călătorind suficient de departe de-a lungul lor, te întorci la punctul de plecare.
Astrofizicieni precum Jaffe caută semnături ale acestei topologii în observații cosmologice la scară mare. Astfel de semnături s-ar imprima subtil pe radiația cosmică de fond (CMB) și pe distribuția tridimensională a materiei, putând rupe omogenitatea la cele mai mari scări. CMB reprezintă cea mai timpurie lumină observabilă, emisă la aproximativ 380.000 de ani după Big Bang.
„Era modernă a topologiei cosmice a început la sfârșitul anilor 1990, când am realizat că putem folosi tiparele din CMB pentru a căuta topologia”, a declarat Jaffe. Progrese importante au venit cu datele de la satelitul WMAP la mijlocul anilor 2000 și cu date de calitate superioară în anii 2010.
În ultimii ani, Jaffe și colegii au format grupul COMPACT (Collaboration for Observations, Models and Predictions of Anomalies and Cosmic Topology), reunind circa 20 de oameni de știință internaționali dedicați acestei probleme. „Activitatea noastră cu COMPACT a început să integreze aceste rezultate în teoria matematică completă și în detaliile topologiilor posibile care ar putea descrie universul nostru”, spune Jaffe.
O hartă tridimensională corectă a cosmosului observabil ar ajuta mult la identificarea topologiei, dincolo de studiul anomalilor de pe suprafața CMB. Ar însemna cartografierea gazului, galaxiilor și roiurilor de galaxii observabile cu cele mai bune telescoape. „O hartă tridimensională adecvată a acelei materii ne-ar oferi și mai multe informații despre topologia universului – posibil toate informațiile pe care le-am putea avea vreodată”, afirmă Jaffe.
O semnătură revelatoare ar fi existența unor „identificări”: două zone aparent îndepărtate ale cerului ar putea fi, de fapt, apropiate. În cel mai simplu caz, apar tipare repetate – de exemplu, un cerc de pe o parte a cerului cu exact același tipar ca un cerc aflat departe de el. Jaffe folosește analogia torului tridimensional: existența unor trasee care înconjoară „tubul” unui tor indică tipul de topologie căutat.
Pot exista semnături chiar în roiuri de galaxii care se oglindesc de la jumătatea distanței cosmice, dar astfel de fenomene sunt greu de observat. „Deoarece știm că scala topologiei, dacă este ceva ca un tor, trebuie să fie suficient de mare încât să nu putem observa acei gemeni”, spune Jaffe. „Sunt prea departe unul de celălalt și de noi pentru a-i vedea simultan.”
Autorii notează că am putea avea noroc, iar dovezi ale topologiei cosmice să se afle deja în datele existente, sau să fie colectate în campanii viitoare de observare a CMB și de cartografiere a distribuției și vitezelor galaxiilor. Concluzia lui Jaffe: „Trebuie să cunoaștem dimensiunea universului: dacă este prea mare – mult mai mare decât distanța până la sfera CMB – nu o vom putea detecta.”
