Вселената може да има форма на гигантска поничка

Учените отдавна спорят каква наистина е формата на Вселената. В учебниците и научните издания сме свикнали да виждаме стандартния модел на Вселената, който изглежда като стрела напред във времето, започвайки от Големия взрив - сингуларността. Под гравитационна сингуларност учените подразбират място и време, където известните към днешен ден закони на физиката не действат. Вместо това пространствено-времевият континуум се разглежда като гладко многообразие, което няма край, няма начална точка и което всъщност е прието да се счита за Големия взрив. Но какво подразбират астрономите, когато говорят за формата на Вселената. Може ли тя да бъде нещо от рода на куб или сфера? Да напомним, че Общата теория на относителността допуска съществуването на три различни форми на Вселената. В такъв случай не би ли могла тя да има формата на поничка -  един гигантски тороид?

Има ли Вселената форма?

И така, от гледна точка на Общата теория на относителността, Вселената може да бъде плоска, затворена или отворена. Тези форми лесно могат да бъдат сравнени с лист хартия, сфера и седло. За учените това е важно, понеже на практика формата на Вселената определя дали тя ще се разширява вечно или в крайна сметка ще се свие, ще се разруши и ще изчезне. А каква е формата на Вселената зависи от нейната плътност и скорост на разширяване.

В продължение на десетилетия астрономите се опитваха по някакъв начин да разберат чрез различни измервания каква е математическата природа на формата на Вселената. Дали тя е от плосък тип и въображаемите успоредни линии си остават успоредни завинаги, или е от затворен тип, при който успоредните линии в края на краищата се пресичат, или е отворена, като в този случай успоредните линии се разделят.

През 1929 година американският астроном Едуин Хъбъл забелязва, че галактиките се отдалечават от нас и колкото са по-далече, с толкова по-голяма скорост се отдалечават. Основният извод, който учените направиха от наблюденията на Хъбъл са,  че преди много време всичките галактики са се намирали в една и съща точка. Точката,  където е прието да се счита, че е възникнал Големият взрив. Но ако Вселената се разширява все по-бързо и по-бързо, то в какво направление?

Един от най-удобните методи за определяне формата на Вселената е измерването на реликтовото излъчване, което всъщност е космическото микровълново фоново излъчване. Според съвременната наука, то е възникнало веднага след Големия взрив и равномерно изпълва цялата Вселена.

През последните десетина години учените измериха промените в температурата на реликтовото излъчване и откриха така наречените топлинни и хладни точки. Това означава, че Вселената се разширява едновременно във всички направления и това потвърждава нейния плосък модел -  важен компонент на стандартния космологичен модел.

Наскоро направените наблюдения също показват това съответствие. Те дадоха възможност да определим, че живеем във Вселена, в която успоредните линии си остават успоредни, което означава че нашата Вселена ще се разширява и ще продължи да се разширява безкрайно.

Геометрията на Вселената

Описаната по-горе гледна точка не е общоприета. Редица учени са на мнение, че получените от тях данни по-добре се съгласуват, ако се приеме че Вселената е от затворен тип, при който тя не се разширява еднакво във всички направления. И ако това е действително така, то нашата Вселена е една затворена система, която може да има сложна форма.

Но ако вселените от плосък и отворен тип биха продължавали да се разширяват вечно, то затворената вселена в крайна сметка би се разрушила. Всъщност топологията на вселената е предмет на ожесточени научни спорове.

Нека просто да предположим, че Вселената се увива около себе си като гигантска поничка с форма на тороид. Ако тази хипотеза е вярна, то Космосът не е безкраен. И е много по-малък от очакваното. Това също така би означавало, че нашата Вселена е обречена на гибел, а не на безкрайно разширяване с течение на времето.

Триизмерният тороид

Изучавайки светлината на ранната Вселена екип астрофизици наскоро стигна до извода, че космосът може да е многократно свързан - тоест, пространството е затворено в себе си във всичките три измерения, подобно на триизмерен тороид. Тези учени са съставили няколко сложни компютърни симулации на това, как би изглеждало реликтовото излъчване, ако Вселената бе триизмерна, а космосът е съединен сам със себе си и в трите измерения.

Да си представим една Вселена, в която изпращаме космически кораб в дадено направление, който в края на краищата ще се върне там, откъдето е започнал своето пътешествие. И ако нашата Вселена наистина приличаше на поничка с форма на тороид, то ние бихме могли да измерим нейния размер. Въпросните компютърни симулации са така направени, че да показват оптималния размер на Вселената, който най-добре съответства на наблюденията на реликтовото излъчване.

Главният извод в тази научна работа, която бе публикувана през месец октомври 2021-а година в списание Classical and Quantum Gravity е, че  крайната Вселена по-добре съответства на направените досега наблюдения в сравнение с нейния безкраен модел.

Тези резултати са съвсем предварителни и тепърва предстоят нови измервания, които трябва да докажат или отхвърлят тази странна теория.