Български принос в разкриването на загадките на Космоса: каква е формата на Вселената?

Международен екип с водещо участие на д-р Деян Михайлов от катедра „Астрономия“ към Физическия факултет на Софийския университет „Св. Кл. Охридски“ представи поканена обзорна статия за сп. Nature Astronomy относно космическата топология. В нея са обобщени всички досегашни опити тази загадка да бъде разрешена, но екипът също така начертава пряк път към най-точните измервания на формата на Вселената с помощта на данни от  предстоящи космически мисии.

Д-р Деян Михайлов е ръководител на научния проект GRAVITY (Gravitational Radiation Anisotropy and Variance Investigation Through large-scale surveY analysis), финансиран чрез договор КП-06-ДВ/9 от 17.12.2024 г. с Фонд „Научни изследвания“ по Национална научна програма (ННП) „Върхови изследвания и хора за развитие на европейската наука“ 2024 (ВИХРЕН-2024). Екипът на проекта, който се реализира във Физическия факултет на СУ и е подкрепен от международната колаборация COMPACT с участници в САЩ, Испания, Великобритания, Италия, Норвегия и Бразилия, има водещ принос към съставянето на статията, която обобщава анализи, извършени на три континента. Българският екип има заслуга и за поканата за списването на статията от престижното научно списание Nature Astronomy, където тя вече е публикувана.

Общата теория на относителността (ОТО) на Алберт Айнщайн описва взаимодействието между материята, енергията, и локалната геометрия на пространство-времето. Но в същото време, ОТО не конкретизира възможната периодичност на Вселената, нито размерите или топологичната сложност на макрокосмоса. Опитите граничните свойства на Вселената да бъдат установени датира от миналия век, но десетилетия наред те са били непосилни за учените. В търсене на решение са били предложени редица методи, с които да се установи каква е формата на Вселената. Космическата кристалография, която търси идентични галактики във взаимно отдалечени части на Космоса, страда от несигурности в измерванията и замърсяване на сигнала поради ефект на т.нар. червено отместване на светлината. Търсенето на съвпадащи кръгове от температурни измервания на космическото микровълново фоново лъчение (т.нар. CMWB) с помощта на космическите мисиите WMAP и Planck не дава желания резултат. В същото време обаче данните показват, че размерът на топологията е по-голям от обозримата Вселена — факт, който прави по-нататъшни изследвания в тази област много по-трудни. Тук идва и ключовият научен принос на българския екип от Физическия факултет на СУ „Св. Кл. Охридски“, който предлага алтернативен метод, който позволява топологията да бъде открита, дори ако размерът на Вселената е по-голям от 28 милиарда светлинни години.

Една от тези идеи, разработена от Амирхосеин Самандар — вече също част от българския екип — отново се позовава на космическото микровълново фоново лъчение, но този път не търси директно съвпадащи съвкупности от точки, а незабележими с просто око корелации между коефициентите на сферичните хармоники, които описват фона. Две статии, публикувани в сп. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, доказват че топология, различна от стандартната, би оставила подобни следи в корелационните функции на CMB, дори когато нейният размер е между 10 и 20% по-голям от диаметъра на наблюдаемата Вселена. Тази хипотеза предстои да бъде тествана с данни от бъдещата мисия LiteBIRD на японската космическа агенция JAXA, която трябва да бъде изведена в Космоса през 2032 г.

Друга идея, представена от д-р Деян Михайлов пред най-голямата ежегодна конференция по въпроси на космологията COSMO’26 в Лайден, Нидерландия, през м. август 2026, доказва, че подобни свойства на топологията не са закодирани единствено в космическото фоново лъчение, а и в макрообразуванията в Космоса — едромащабната структура, космическата мрежа, свръхкуповете от галактики и междугалактическия прах. Използвайки симулирани данни за мисии, които ще изследват разположението на веществото във Вселената — галактически каталози като DESI, Euclid, SPHEREx и Rubin-LSST, както и такива за картиране на интензитета на спектралните линии като CHIME, CHORD, HIRAX, SKAO и COMAP — екипът, воден от д-р Михайлов, доказа, че подобни измервания могат да увеличат размера на топологията, която може да бъде засечена с до 40%.

Обзорната статия посочва, че сега е точният момент това поле в космическите изследвания да бъде развито в насока към обработване на данни и прилагане на научените теоретични уроци на практика. Следващото десетилетие ще донесе много обещаващи резултати, които ще помогнат развитието и на други, тясно свързани теми в астрофизиката.

Работата на д-р Деян Михайлов и неговият екип е подкрепена от проект GRAVITY, финансиран чрез договор КП-06-ДВ/9 от 17.12.2024 г. с Фонд „Научни изследвания“ по Национална научна програма (ННП) „Върхови изследвания и хора за развитие на европейската наука“ 2021=4(ВИХРЕН-2024) 

Научната публикация „The topology of the Universe“ e публикувана в сп. Nature Astronomy.

Прочети още по темата:

Science PARTY / Космос От човешкия произход до ваксини и призраци – есенното издание на Ratio Остават само 10 свободни места в тазгодишното издание на образователната програма „Космически предизвикателства” Лекция на тема “Изгасващи звезди и гравитационни светове” Космически приключения по пътя към Луната – с Ratio на 16 юли на покрива на Музейко Ново научно-популярното събитие подкрепя българските олимпийци по природни науки Остават само десет дни за кандидатстване на ученици за участие в Space Camp Turkey За живота в Космоса от първо лице: астронавтът Рекс Уолхайм идва в София за Форума Ratio Ентропия и Енергия: От Космоса до нашите клетки на сцената на Ratio Български ученици ще разговарят на живо с космонавти от Международната космическа станция Конкурс за Въпрос към Астронавт – АЛО, КОСМОС | Говори България 5.0 Стартира студентският форум My Success in Education Студенти могат да кандидатстват за стипендии за инженерно образование Предстои кариерен форум “Равенството значи повече” Основателят на първия български еднорог Payhawk с лекция в АУБ