Negli ultimi decenni, i cosmologi hanno indagato le possibili geometrie dell’universo, principalmente considerando tre scenari: universo piatto, universo aperto e universo chiuso. Tuttavia, recenti ricerche hanno riaperto il dibattito, suggerendo che molte topologie precedentemente escluse potrebbero ancora essere compatibili con le osservazioni cosmologiche.
Le Tre Principali Geometrie
- Universo Piatto: In questo modello, lo spazio-tempo è descritto dalla geometria euclidea, dove le linee parallele rimangono tali e la somma degli angoli di un triangolo è di 180 gradi. Questo è il modello favorito dal modello cosmologico standard (ΛCDM), supportato da osservazioni della radiazione cosmica di fondo (CMB) e dalla distribuzione delle galassie, che suggeriscono una densità critica di materia ed energia.
- Universo Aperto: Qui lo spazio-tempo ha una curvatura negativa, simile a una sella, dove le linee parallele divergono e la somma degli angoli di un triangolo è inferiore a 180 gradi. Questo implica un universo che si espande indefinitamente. Le osservazioni di supernovae distanti e la distribuzione su larga scala della materia indicano che l’universo potrebbe essere aperto, continuando ad espandersi per sempre.
- Universo Chiuso: Questo modello prevede una curvatura positiva, simile alla superficie di una sfera, dove le linee parallele convergono e la somma degli angoli di un triangolo supera i 180 gradi. Un universo chiuso avrebbe un volume finito e potrebbe eventualmente contrarsi. Le osservazioni della CMB e altre misurazioni indicano che l’universo potrebbe essere chiuso, ma con un raggio di curvatura più grande dell’orizzonte osservabile.
Nuove prospettive sulla topologia dell’Universo
Recentemente, il progetto COMPACT ha riesaminato alcune topologie complesse, come il 3-toro e le sue estensioni. Le loro ricerche suggeriscono che alcune di queste topologie, che implicano configurazioni complesse dello spazio-tempo, non sono ancora escluse dai dati osservativi. Questo significa che l’universo potrebbe avere una struttura più complessa di quanto precedentemente pensato, includendo loop chiusi che causano illusioni ottiche di vedere la stessa regione del cosmo in diverse parti del cielo.
Implicazioni della ricerca
Il lavoro recente suggerisce che l’uniformità osservata nella CMB potrebbe non essere l’intera storia. Alcune anomalie nei dati del satellite Planck, ad esempio, indicano possibili deviazioni dalla piattezza, aprendo la possibilità che l’universo abbia una curvatura positiva. Queste discrepanze potrebbero essere dovute a fluttuazioni statistiche o indicare nuove fisiche.
Inoltre, la geometria dell’universo potrebbe influenzare la nostra comprensione della sua espansione e della sua eventuale fine. Un universo aperto continuerebbe ad espandersi, mentre uno chiuso potrebbe collassare in un “Big Crunch”. La geometria piatta implica un’espansione indefinita, bilanciata dalla densità critica della materia e dell’energia.
Questi sviluppi dimostrano che la ricerca sulla topologia dell’universo è ancora molto attiva e che le ipotesi precedentemente scartate potrebbero ancora rivelare sorprese fondamentali sulla natura del nostro cosmo.
Per approfondire https://www.quantamagazine.org/what-is-the-geometry-of-the-universe-20200316/