Imagina un universo en el que puedas apuntar una nave espacial en una direcci\u00f3n y, finalmente, volver al punto de partida. Si nuestro universo fuera una dona finita, entonces tales movimientos ser\u00edan posibles y los f\u00edsicos podr\u00edan potencialmente medir su tama\u00f1o.<\/p>\n\n\n\n
“Podr\u00edamos decir: ahora conocemos el tama\u00f1o del universo”, dijo el astrof\u00edsico Thomas Buchert, de la Universidad de Lyon, Centro de Investigaci\u00f3n Astrof\u00edsica en Francia, a Live Science en un correo electr\u00f3nico.<\/p>\n\n\n\n
Al examinar la luz del universo temprano, Buchert y un equipo de astrof\u00edsicos han deducido que nuestro cosmos puede estar conectado de forma m\u00faltiple, lo que significa que el espacio est\u00e1 cerrado sobre s\u00ed mismo en las tres dimensiones como una rosquilla tridimensional. Tal universo ser\u00eda finito y, de acuerdo con sus resultados, todo nuestro cosmos podr\u00eda ser solo de tres a cuatro veces m\u00e1s grande que los l\u00edmites del universo observable, a unos 45 mil millones de a\u00f1os luz de distancia.<\/p>\n\n\n\n
Un problema sabroso Esa geometr\u00eda del universo dicta su destino. Los universos planos y abiertos continuar\u00edan expandi\u00e9ndose para siempre, mientras que un universo cerrado eventualmente colapsar\u00eda sobre s\u00ed mismo.<\/p>\n\n\n\n M\u00faltiples observaciones, especialmente del fondo c\u00f3smico de microondas (el destello de luz liberado cuando nuestro universo ten\u00eda solo 380.000 a\u00f1os), han establecido firmemente que vivimos en un universo plano. Las l\u00edneas paralelas permanecen paralelas y nuestro universo seguir\u00e1 expandi\u00e9ndose.<\/p>\n\n\n\n Pero hay m\u00e1s formas que geometr\u00eda. Tambi\u00e9n est\u00e1 la topolog\u00eda, que es c\u00f3mo las formas pueden cambiar manteniendo las mismas reglas geom\u00e9tricas.<\/p>\n\n\n\n Por ejemplo, tome una hoja de papel plana. Obviamente es plano, las l\u00edneas paralelas permanecen paralelas. Ahora, tome dos bordes de ese papel y enr\u00f3llelo en un cilindro. Esas l\u00edneas paralelas siguen siendo paralelas: los cilindros son geom\u00e9tricamente planos. Ahora, tome los extremos opuestos del papel cil\u00edndrico y con\u00e9ctelos. Eso crea la forma de una rosquilla, que tambi\u00e9n es geom\u00e9tricamente plana.<\/p>\n\n\n\n Si bien nuestras medidas del contenido y la forma del universo nos dicen su geometr\u00eda, es plana, no nos dicen sobre la topolog\u00eda. No nos dicen si nuestro universo est\u00e1 conectado de forma m\u00faltiple, lo que significa que una o m\u00e1s de las dimensiones de nuestro cosmos se conectan entre s\u00ed.<\/p>\n\n\n\n Mira a la luz Pero, \u00bfc\u00f3mo se revelar\u00eda un universo con m\u00faltiples conexiones?<\/p>\n\n\n\n Un equipo de astrof\u00edsicos de la Universidad de Ulm en Alemania y la Universidad de Lyon en Francia examin\u00f3 el fondo c\u00f3smico de microondas (CMB). Cuando se lanz\u00f3 el CMB, nuestro universo era un mill\u00f3n de veces m\u00e1s peque\u00f1o de lo que es hoy, por lo que si nuestro universo est\u00e1 realmente conectado de forma m\u00faltiple, entonces era mucho m\u00e1s probable que se envolviera dentro de los l\u00edmites observables del cosmos en ese entonces. Hoy, debido a la expansi\u00f3n del universo, es mucho m\u00e1s probable que la envoltura se produzca a una escala m\u00e1s all\u00e1 de los l\u00edmites observables, por lo que la envoltura ser\u00eda mucho m\u00e1s dif\u00edcil de detectar. Las observaciones del CMB nos brindan la mejor oportunidad de ver las huellas de un universo con m\u00faltiples conexiones.<\/p>\n\n\n\n El equipo examin\u00f3 espec\u00edficamente las perturbaciones, el elegante t\u00e9rmino f\u00edsico para golpes y meneos, en la temperatura del CMB. Si una o m\u00e1s dimensiones de nuestro universo se conectaran consigo mismas, las perturbaciones no podr\u00edan ser mayores que la distancia alrededor de esos bucles. Simplemente no encajar\u00edan.<\/p>\n\n\n\n Como Buchert explic\u00f3 a Live Science en un correo electr\u00f3nico, “En un espacio infinito, las perturbaciones en la temperatura de la radiaci\u00f3n CMB existen en todas las escalas. Sin embargo, si el espacio es finito, entonces faltan aquellas longitudes de onda que son mayores que el tama\u00f1o del espacio”.<\/p>\n\n\n\n En otras palabras: habr\u00eda un tama\u00f1o m\u00e1ximo para las perturbaciones, lo que podr\u00eda revelar la topolog\u00eda del universo.<\/p>\n\n\n\n Haciendo la conexi\u00f3n “Por lo tanto, tenemos que hacer simulaciones en una topolog\u00eda determinada y comparar con lo que se observa”, explic\u00f3 Buchert. “Las propiedades de las fluctuaciones observadas del CMB muestran entonces un ‘poder faltante’ en escalas m\u00e1s all\u00e1 del tama\u00f1o del universo”. Una potencia faltante significa que las fluctuaciones en el CMB no est\u00e1n presentes en esas escalas. Eso implicar\u00eda que nuestro universo est\u00e1 conectado de forma m\u00faltiple, y es finito, en esa escala de tama\u00f1o.<\/p>\n\n\n\n “Encontramos una coincidencia mucho mejor con las fluctuaciones observadas, en comparaci\u00f3n con el modelo cosmol\u00f3gico est\u00e1ndar que se cree que es infinito”, agreg\u00f3.<\/p>\n\n\n\n “Podemos variar el tama\u00f1o del espacio y repetir este an\u00e1lisis. El resultado es un tama\u00f1o \u00f3ptimo del universo que mejor coincide con las observaciones de CMB. La respuesta de nuestro art\u00edculo es claramente que el universo finito coincide mejor con las observaciones que el modelo infinito. Podr\u00edamos decir: ahora conocemos el tama\u00f1o del universo\u201d.<\/p>\n\n\n\n El equipo descubri\u00f3 que un universo con m\u00faltiples conexiones entre tres y cuatro veces m\u00e1s grande que nuestra burbuja observable coincid\u00eda mejor con los datos de CMB. Si bien este resultado t\u00e9cnicamente significa que podr\u00eda viajar en una direcci\u00f3n y terminar de regreso donde comenz\u00f3, no podr\u00eda lograr eso en realidad. Vivimos en un universo en expansi\u00f3n y, a gran escala, el universo se est\u00e1 expandiendo a un ritmo m\u00e1s r\u00e1pido que la velocidad de la luz, por lo que nunca podr\u00eda ponerse al d\u00eda y completar el ciclo.<\/p>\n\n\n\n Buchert enfatiz\u00f3 que los resultados a\u00fan son preliminares. Los efectos de los instrumentos tambi\u00e9n podr\u00edan explicar las fluctuaciones que faltan a gran escala. A\u00fan as\u00ed, es divertido imaginarse viviendo en la superficie de una rosquilla gigante.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Los f\u00edsicos utilizan el lenguaje de la relatividad general de Einstein para explicar el universo. Ese lenguaje conecta los contenidos del espacio-tiempo con la flexi\u00f3n y deformaci\u00f3n del espacio-tiempo, que luego les dice a esos contenidos c\u00f3mo interactuar. As\u00ed es como experimentamos la fuerza de la gravedad. En un contexto cosmol\u00f3gico, ese lenguaje conecta el contenido de todo el universo (materia oscura, energ\u00eda oscura, materia regular, radiaci\u00f3n y todo lo dem\u00e1s) con su forma geom\u00e9trica general. Durante d\u00e9cadas, los astr\u00f3nomos hab\u00edan debatido la naturaleza de esa forma: si nuestro universo es “plano” (lo que significa que las l\u00edneas paralelas imaginarias permanecer\u00edan paralelas para siempre), “cerrado” (las l\u00edneas paralelas eventualmente se cruzar\u00edan) o “abierto” (esas l\u00edneas divergir\u00edan).<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Mientras que un universo perfectamente plano se extender\u00eda hasta el infinito, un universo plano con una topolog\u00eda de m\u00faltiples conexiones tendr\u00eda un tama\u00f1o finito. Si pudi\u00e9ramos determinar de alguna manera si una o m\u00e1s dimensiones est\u00e1n envueltas sobre s\u00ed mismas, entonces sabr\u00edamos que el universo es finito en esa dimensi\u00f3n. Entonces podr\u00edamos usar esas observaciones para medir el volumen total del universo.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Los mapas del CMB hechos con sat\u00e9lites como el WMAP de la NASA y el Planck de la ESA ya han visto una cantidad intrigante de perturbaciones faltantes a gran escala. Buchert y sus colaboradores examinaron si esas perturbaciones faltantes podr\u00edan deberse a un universo con m\u00faltiples conexiones. Para hacer eso, el equipo realiz\u00f3 muchas simulaciones por computadora de c\u00f3mo se ver\u00eda el CMB si el universo fuera un tres toro, que es el nombre matem\u00e1tico de una rosquilla gigante tridimensional, donde nuestro cosmos est\u00e1 conectado consigo mismo en las tres dimensiones. <\/p>\n\n\n\n