Na tom, jaký tvar má vesmír, mezi astrovědci dodnes nepanuje shoda. A je obtížné to zjistit, protože pozorujeme jen jeho malou část.

Objev jako ze Simpsonů?

Nová studie, která vyšla na webu arXiv a kterou vypracoval Thomas Buchert z výzkumného centra pro astrofyziku při univerzitě Claudea Bernarda ve francouzském Lyonu, do debat vědců vnáší nečekaný obrat. Buchert a jeho tým expertů z univerzit v Lyonu a německém Ulmu v ní dospěli k závěru, že vesmír má tvar toru. Zjednodušeně řečeno, vypadá jako nafukovací kolo, pneumatika, anebo americká kobliha – donut.

Svůj výklad nazvali hypotéza velkého toru.

Hypotéza francouzsko-německého týmu předpokládá, že pokud poletíte v kosmické lodi, nakonec dorazíte do bodu, odkud jste vyletěli. Vesmír je podle Bucherta a spol. prostorově omezený a můžeme změřit jeho velikost.

Výzkumníci ke svému závěru dospěli studiem světla z raného vesmíru. Toto reliktní záření (také kosmické mikrovlnné pozadí) pochází z doby 379 tisíc let po Velkém třesku a je považováno za otisk vzhledu raného vesmíru.

Starší analýzy reliktního záření ukázaly, že geometrie vesmíru je plochá. Můžeme si to představit na dvourozměrném příkladu listu papíru – pokud byste na něj nakreslili přímku, povede jenom jedním směrem.

zdroj: Lucas Vieiera/volné dílo/Wikipedia Nová studie ale vychází z topologie, která umožňuje měnit tvary, a přitom zachovávat geometrická pravidla. Tvrdí, že vesmír může být zakroucený podobně, jako když náš modelový papír srolujete do válce. Když potom vezmete jeho konce a ohnete je do kruhu, dostanete donut. Říká se tomu spojitá deformace.

Topologie se dá vysvětlit také na příkladu spojité deformace hrníčku na torus – obrázek vpravo.

Také uzavřený vesmír se rozpíná

Vědci se v analýze reliktního záření zaměřili na rozdíly v jeho teplotě. Provedli na počítači simulace toho, jak by se několik různých tvarů vesmíru podepsalo na vzhledu záření. A ukázalo se, že toroidní tvar lépe odpovídá vzhledu záření než dosavadní kosmologické modely, které pracovaly s nekonečným vesmírem.

„Dospěli jsme k závěru, že konečný vesmír odpovídá pozorování lépe než nekonečný model. Mohli bychom konečně říci: Nyní známe velikost vesmíru,“ sdělil profesor Buchert serveru Science Live.

Pokud by se závěry studie potvrdily, nejenže by vesmír mohl mít tvar nafukovacího kruhu, ale byl by také mnohem menší, než se předpokládá. By byl jen třikrát až čtyřikrát větší než současný pozorovaný vesmír, jehož poloměr odhadujeme na 46 miliard světelných let. (Pokud byste tuto vzdálenost chtěli znát v kilometrech, vynásobte si ji 150 miliony.)

To však neznamená, že byste v takovém vesmíru mohli doletět z bodu A zpátky do bodu A. Také u „koblihového“ vesmíru platí, že se rozpíná a tempo rozpínání se zrychluje. Dá se říci, že kruh jednoduše cosi (kdosi) přifukuje.

Přesto je studie zajímavou ukázkou, co vše je možné vyčíst z reliktního záření. Teď je jen je řada na dalších expertech, aby její závěry ověřili.