Egyforma geometria, több lehetőség
Az univerzum geometriáját három fő típusra szokták osztani: pozitív görbületű (mint egy gömb), lapos, illetve negatív görbületű (mint egy nyereg). De önmagában a geometria még nem határozza meg, hogy az univerzum véges-e, végtelen, vagy éppen úgy tekeredik, mint egy Klein-palack a mosógépben. Einstein általános relativitáselmélete remekül írja le az úgynevezett helyi görbületet – vagyis azt, hogyan görbíti a téridőt az anyag. Globálisan, vagyis a világegyetem egészére nézve azonban semmit sem mond a topológiáról – arról, hogyan kapcsolódik össze a tér nagy léptékben.
Az univerzum térképe rejtély maradt
Az univerzum formájának vizsgálatánál a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás, azaz a CMB a fő mércénk. Ez a nagyjából 380 000 évvel az ősrobbanás után keletkezett hőmaradvány, amelyet például az Európai Űrügynökség Planck-missziója is részletesen feltérképezett. Az egyik legizgalmasabb lehetőség, hogy ha az univerzumnak nem triviális a topológiája – vagyis a tér nemcsak egyszerűen végtelen minden irányba –, akkor a CMB-n párosával előforduló, pontosan egyező hőmérsékleti mintázathoz tartozó köröket kellene látnunk. Ez olyan lenne, mintha a világegyetem két különböző irányból ugyanazt a helyet mutatná, kvázi “dupla bélyegzővel” igazolva, hogy visszatértünk a kiindulópontra.
Azonban ezeknek a köröcskéknek a keresése évtizedeken át sikertelen maradt, ezért az uralkodó vélemény az lett: vagy végtelen az univerzum – vagy olyan gigantikus, hogy nincs jelentősége, hogy véges-e. Ez a nézet annyira bebetonozódott, hogy már senki nem merte komolyan megkérdőjelezni.
Visszatérnek a kizárt formák
Most azonban a COMPACT kutatócsoport friss elemzése világít rá: a Planck-műhold adatai alapján sokkal gyengébbek az egyes topológiákra vonatkozó korlátozásaink, mint eddig gondoltuk. Korábban kizárt univerzumformák ismét lehetségessé váltak, mert az egyes „hurokméretek” valójában jóval kisebbek is elférhetnek, mint amit eddig gyanítottunk – akár a korábbi alsó határnál két–hatszor kisebbek is.
Ebből adódóan az univerzum valódi formájának keresése jóval nehezebbé vált, hiszen lehet, hogy éppen azt várjuk, hogy a „tükör” elöl legyen, holott bármely más irányban is lehet, sőt, akár el is fordulhat tőlünk. Így sokáig kizártnak hitt topológiák ismét figyelmet érdemelnek.
Geometria és topológia: felismerhetetlen lehetőségek
A félelmetes helyzetet az adja, hogy ugyanazt a geometriát teljesen eltérő módokon lehet „összevarrni”. Még akkor is, ha a téridő lapos (amiben eddig reménykedtünk), tizennyolc különböző topológia közül választhatunk: hengerek, fánkok, Klein-palackok – mind lehetségesek. Rajzoljunk két párhuzamos vonalat egy lapra, majd tekerjük fel: a vonalak laposak és párhuzamosak maradnak, de a tér már henger. Einstein elmélete ugyanúgy kezeli mindegyiket.
Következésképpen a CMB-égbolt is lehet valamiféle végeláthatatlan tükörlabirintus, ahol saját árnyékunkat kergetjük, hiszen az ismétlődő mintázatok máshol és máshogy jelentkeznek.
A tudományos kényelmetlenségek ára
Most már világos, hogy a kutatók a saját meggyőződésüket „olvasták bele” a Planck-adatokba, amikor úgy vélték, minden „hurok” szükségszerűen látszódna. Pedig nem kötelességük „együttműködni”: a hurkok úgyis futhatnak az univerzumban, hogy sosem metszik a mi vonalunkat, hiába lennének érzékelhető méretűek.
Úgy tűnik, le kell mondanunk arról, hogy a két azonos körös módszerrel – ahol páros köröket keresünk – feltárhatjuk az univerzum formáját; finomabb, statisztikailag kifinomultabb elemzésekre van szükség. Egy biztos: az univerzum alakja most még kevésbé ismert, mint valaha – és újfent ott tartunk, hogy a térképünk sarkaiban újabb sárkányok várnak felfedezésre.
