Els astrofísics afirmen que el nostre univers en realitat podria ser un bunyol gegant en 3D

Els astrofísics afirmen que el nostre univers en realitat podria ser un bunyol gegant en 3D
Els astrofísics afirmen que el nostre univers en realitat podria ser un bunyol gegant en 3D
Anonim

Imagineu-vos un univers en el qual podeu dirigir una nau espacial en una direcció i, finalment, tornar cap a on vau començar. Si el nostre univers tingués una mida petita, aquests moviments serien possibles i els físics podrien mesurar-ne el volum.

"Podríem dir: ara sabem la mida de l'univers", va dir a Live Science l'astrofísic Thomas Buchert, de la Universitat de Lió, Centre d'Investigacions Astrofísiques de França.

Estudiant la llum des de l’univers més primerenc, Buchert i un grup d’astrofísics van arribar a la conclusió que el nostre cosmos pot ser multiconnectat, és a dir, l’espai està tancat en si mateix en les tres dimensions, com un bunyol tridimensional.

Un univers així seria finit i, segons els seus resultats, tot el nostre cosmos només podria ser de tres a quatre vegades més gran que els límits de l’univers observable, que es troba a uns 45.000 milions d’anys llum de distància.

Els físics utilitzen el llenguatge de la teoria general de la relativitat d’Einstein per explicar l’univers. Aquest llenguatge associa el contingut de l’espai-temps amb les corbes i les curvatures de l’espai-temps, que després indiquen a aquests continguts com interactuar. Així sentim la força de la gravetat.

En un context cosmològic, aquest llenguatge connecta el contingut de tot l’Univers (matèria fosca, energia fosca, matèria ordinària, radiació i tota la resta) amb la seva forma geomètrica general.

Durant dècades, els astrònoms han debatut sobre la naturalesa d'aquesta forma: si el nostre univers és "pla" (és a dir, que les línies paral·leles imaginàries sempre romandran paral·leles), "tancades" (les línies paral·leles acabaran creuant-se) o "obertes" (aquestes línies divergir).

Aquesta geometria de l’univers dicta el seu destí. Els universos plans i oberts continuaran expandint-se per sempre, mentre que un univers tancat acabarà col·lapsant tot sol.

Nombroses observacions, especialment del fons còsmic de microones (un flaix de llum que es va produir quan el nostre univers tenia només 380.000 anys d’antiguitat), han establert fermament que vivim en un univers pla. Les línies paral·leles romanen paral·leles i el nostre univers continuarà expandint-se.

Però la forma no és només geometria. També hi ha topologia, és a dir, com pot canviar la forma mantenint les mateixes regles geomètriques.

Per exemple, agafem un tros de paper pla. És òbviament pla: les línies paral·leles romanen paral·leles. Ara agafeu les dues vores d’aquest paper i enrotlleu-lo en un cilindre. Aquestes línies paral·leles encara són paral·leles: els cilindres són geomètricament plans. Ara agafeu els extrems oposats del paper cilíndric i uniu-los. El resultat és una forma de rosquilla que també és geomètricament plana.

Tot i que les nostres mesures del contingut i la forma de l’univers ens parlen de la seva geometria (és plana), no ens parlen de topologia. No ens diuen si el nostre univers està connectat de manera múltiple, cosa que significa que una o més dimensions del nostre cosmos estan connectades entre si.

Tot i que un univers perfectament pla s’estendria fins a l’infinit, un univers pla amb una topologia connectada múltiple tindria una mida finita. Si d'alguna manera poguéssim determinar que una o més dimensions s'estan girant en si mateixes, sabríem que l'Univers és finit en aquesta dimensió. Podríem utilitzar aquestes observacions per mesurar el volum total de l'univers.

Un grup d'astrofísics de la Universitat d'Ulm a Alemanya i la Universitat de Lió a França han cridat l'atenció sobre el fons de microones còsmics (CMB). Quan es va rebre el CMB, el nostre Univers era un milió de vegades més petit que l’actual i, per tant, si el nostre Univers és realment multi-connectat, llavors la probabilitat que s’ensorrés amb si mateix dins dels límits observables del cosmos era molt més gran.

Avui dia, a causa de l'expansió de l'univers, és molt més probable que el plegament es produeixi a una escala més enllà dels límits observats i, per tant, serà molt més difícil detectar el plegament. L’observació de l’MGB ens ofereix les millors possibilitats de veure les empremtes d’un univers connectat de manera múltiple.

L'equip d'investigació va prestar especial atenció a les pertorbacions (un terme físic de luxe per als cops i les vibracions) a la temperatura del CMB. Si una o diverses dimensions del nostre Univers estan connectades entre si, les pertorbacions no poden ser superiors a la distància al voltant d’aquests bucles. Simplement no hi cabrien.

Com va explicar Buchert, "en un espai infinit, existeixen pertorbacions en la temperatura de radiació CMB a totes les escales. No obstant això, si l'espai és finit, no hi ha longituds d'ona superiors a la mida de l'espai".

Dit d’una altra manera: hi ha una mida de pertorbació màxima que pot revelar la topologia de l’Univers.

Ja s’ha trobat un intrigant nombre de pertorbacions absents a gran escala als mapes CSBM compilats per satèl·lits com el WMAP de la NASA i el Planck de l’ESA. Buchert i els seus col·legues van investigar si aquestes pertorbacions absents podrien ser causades per un univers molt connectat.

Per fer-ho, l’equip va realitzar desenes de simulacions per ordinador de com seria l’MDB si l’univers fos un tri-toro, el nom matemàtic d’un dònut gegant en tres dimensions en què el nostre cosmos està connectat a si mateix en les tres dimensions.

"Per tant, hem de simular en aquesta topologia i comparar amb el que s'observa", va explicar Buchert. "Les propietats de les fluctuacions CMB observades mostren" manca de potència "a escales més grans que la mida de l'Univers."

La manca de potència fa que les fluctuacions del CMB no siguin presents en aquestes escales. Això significaria que el nostre Univers està multiplicat connectat i finit en aquestes escales.

"Trobem un ajust molt millor per a les fluctuacions observades en comparació amb el model cosmològic estàndard, que es considera infinit", va afegir.

"Podem variar la mida de l'espai i repetir aquesta anàlisi. Com a resultat, obtenim la mida òptima de l'univers que millor s'adapta a les observacions CMB. La resposta del nostre treball és inequívoca: un univers finit coincideix millor amb les observacions que un model infinit. Podem dir: ara sabem la mida de l'Univers ".

L’equip va trobar que un univers connectat de manera múltiple, aproximadament tres o quatre vegades més gran que la nostra bombolla observada, s’adapta millor a les dades CMB. Tot i que aquest resultat tècnicament significa que es pot viatjar en una direcció i acabar per on va començar, en realitat no es pot.

Vivim en un univers en expansió i, a gran escala, l’univers s’expandeix més ràpidament que la velocitat de la llum, de manera que mai no es pot posar al dia i completar el cicle.

Recomanat: