Какова геометрия нашей Вселенной?

Рассказывает шеф-редактор Большой российской энциклопедии, ведущий научный сотрудник отдела релятивистской астрофизики ГАИШ МГУ им. М. В. Ломоносова, доктор физико-математических наук Ольга Сажина.

Наша Вселенная плоская. Конечно, не в смысле плоскости школьной тетрадки с нарисованным прямоугольным треугольником, для которого верна теорема Пифагора, но в смысле трехмерной плоскостности. Как это представить? Например, если мысленно замостить пространство нашей Вселенной кубами, то их грани повсюду будут прилегать друг к другу.

Разные типы космических струн в сочетании с другими возможными экзотическими структурами в нашей Вселенной: фундаментальные струны и «ворс», «гантели» и «ожерелья», струнные петли и terra incognita. Интерпретация художника.

Благодаря наблюдениям неоднородностей реликтового излучения — самого первого света Вселенной — ученые доказали, что с большой точностью наша Вселенная глобально плоская. Ее пространство везде устроено одинаково, у него нет ни центра, ни краев.

Однако возможно, что Вселенная все-таки более сложна геометрически. Это можно установить более тонкими наблюдениями. Согласно общепринятой модели Большого взрыва, ранняя Вселенная была очень горячей. Она расширялась и остывала, и подобно тому, как в остывающей воде образуются иголочки льда, в ней могли возникать нитевидные структуры — космические струны. Строились такие структуры, конечно, не изо льда, а из того, что заполняло и заполняет нашу Вселенную, — из темной энергии. Такие струны могут быть длиннее целых скоплений галактик.

Струны очень тонкие, но невероятно тяжелые. Поэтому они превращают пространство из плоского в коническое. Представьте бумажный круг, из которого вырезали сектор, а края склеили. Вершина конуса — точка на струне. Наша Вселенная трехмерная, значит, трехмерен и конус, а множество вершин этого конуса и будет струной.

Формирование двух одинаковых изображений далёкой галактики в коническом пространстве, создаваемом струной.

Сама струна из-за своей исключительной тонкости не видна. Но она раздваивает видимые позади нее галактики и оставляет следы-ступеньки в реликтовом излучении — только так ее и можно найти.

Если расчеты верны, космологи однажды найдут следы космических струн. Уже имеются кандидаты: найдены нужные двойные галактики и следы в реликтовом излучении. Остается только разглядеть эти следы немного лучше, направив на них самые современные телескопы.