¿El universo se cierra sobre sí mismo? Este método podría detectarlo
Nuestro modelo cosmológico del Universo, basado en la mecánica cuántica y la relatividad general, generalmente considera que el Universo es plano. Sin embargo, no dice nada sobre la topología del mismo: ¿es infinito, tiene bucles, etc.? El estudio de la PRL se enfoca en este aspecto y en la posibilidad de que los modelos actuales y los datos recopilados sean compatibles con la presencia de estas topologías exóticas o no triviales.
Esta investigación es parte de la colaboración COMPACT, un equipo internacional de científicos. El profesor Glenn D. Starkman, de la Universidad Case Western Reserve en Ohio, ha discutido el trabajo del equipo. Expresó su interés en la posibilidad de que el Universo tenga una topología "interesante", aunque esto a menudo se considere como algo exótico.
El fondo cósmico de microondas es una radiación electromagnética muy homogénea observada en todas las direcciones del cielo y cuyo pico de emisión se encuentra en el ámbito de las microondas. Predicha en los años 1940 como un vestigio del Big Bang, fue detectada por accidente en 1965.
Después del Big Bang, el Universo era una sopa de partículas fundamentales y gas a temperaturas y presiones extremadamente altas. Al enfriarse, las partículas formaron átomos, permitiendo a los fotones viajar libremente, marcando la propagación del fondo cósmico de microondas, considerado como una "reliquia" del Big Bang.
Un mapa del fondo cósmico de microondas.
Crédito: ESA y la colaboración Planck. noirlab.edu/public/images/CMB.
El fondo cósmico de microondas está presente en todas partes y generalmente es uniforme en temperatura. Sin embargo, pequeñas fluctuaciones y anomalías aún no han sido explicadas. Los investigadores del estudio PRL proponen que estas anomalías podrían explicarse mediante topologías no triviales del Universo.
La topología es una rama de las matemáticas que trata de la forma y la estructura de los objetos. Las reglas de la topología difieren de las de la geometría, pero la geometría influye en la topología. La geometría define cómo se curva el espacio, mientras que la topología define la conectividad del espacio, con curvas o bucles.
El profesor Starkman explicó que el Universo podría ser como un viejo videojuego, donde salir por el lado derecho de la pantalla te haría reaparecer en el lado izquierdo, lo que se conoce como estar multiplemente conectado.
Si el Universo estuviera multiplemente conectado, observaríamos círculos de temperatura emparejados, ya que la luz de una fuente podría viajar por dos caminos diferentes y llegar al observador desde dos direcciones. Sin embargo, aún no se ha encontrado ninguna prueba de la existencia de estos círculos.
Los investigadores proponen métodos adicionales para detectar esta topología, en particular alteraciones en los patrones estadísticos de las fluctuaciones de temperatura en los datos del fondo cósmico de microondas y en la estructura a gran escala del Universo. Estas detecciones requieren una potencia de cálculo enorme y el uso de algoritmos de aprendizaje automático para acelerar los cálculos.
El profesor Starkman espera que la investigación sobre la topología cósmica se reactive después de una pausa de una década.