Согласно одной из гипотез космической топологии, идея о том, что звездолёты могут бороздить космос сотни тысяч световых лет и никогда не вернуться в ту же область пространства-времени, может оказаться несостоятельной. Некоторые аспекты космической топологии, то есть глобальной формы и связности нашей Вселенной, допускают замкнутую петлевую модель — по крайней мере, в самых крупных масштабах. Это означает, что в отдельных случаях корабль, достаточно долго движущийся в одном направлении, теоретически способен вернуться в точку старта.
Как пояснил в переписке профессор космологии и астрофизики Имперского колледжа Лондона Эндрю Джаффе, иногда существует реальный физический прямой путь, который приводит в исходную точку, но не в исходное время. Если бы такое путешествие возвращало и во времени, и в пространстве, возникла бы так называемая «замкнутая временная кривая» — иными словами, машина времени. Сегодня принято считать, что мы живём в плоской бесконечной во всех направлениях Вселенной, однако глобальная топология может частично или полностью опровергнуть эту аксиому.
Топология характеризуется возможным существованием и свойствами нестягиваемых замкнутых петель: если пройти вдоль такой петли достаточно далеко, можно вернуться в начальную точку, отмечают авторы научной работы 2026 года в журнале Nature Astronomy. Задача астрофизиков вроде Джаффе — выявить признаки подобной топологии через крупномасштабные космологические наблюдения. Космическая топология должна оставлять тонкие следы в реликтовом микроволновом фоне и в трёхмерном распределении материи, потенциально нарушая однородность в самых крупных масштабах.
Реликтовое излучение — это самый ранний срез космического времени, доступный наблюдению: свет, который последний раз взаимодействовал с материей примерно через 380 тысяч лет после Большого взрыва. Космологи наблюдают его с 1960-х годов, но лишь с начала 2000-х у них появилась достаточная чувствительность, чтобы различать узоры, позволяющие увидеть топологию. Современный этап изучения космической топологии начался в конце 1990-х, когда стало ясно, что для её поиска можно использовать структуру реликтового фона; серьёзный прогресс принесли данные спутника WMAP в середине 2000-х и более качественные данные 2010-х годов.
За последние годы Джаффе и его коллеги создали группу COMPACT (Collaboration for Observations, Models and Predictions of Anomalies and Cosmic Topology — объединение по наблюдениям, моделям и прогнозам аномалий и космической топологии), в которую входят около двадцати учёных из разных стран. По словам Джаффе, работа группы позволила встроить полученные результаты в полную математическую теорию и детали возможных топологий Вселенной. Настоящая трёхмерная карта наблюдаемого космоса — газ, галактики и их скопления, доступные лучшим телескопам, — дала бы гораздо больше сведений о топологии, возможно, всю информацию, которую мы вообще способны получить.
Признаком космической топологии может стать то, что две далёкие на вид области неба в действительности окажутся близкими: в простейшем случае это даёт повторяющиеся узоры, например одинаковый рисунок на одном участке неба и на далёком от него другом. Джаффе сравнивает это с трёхмерным тором — фигурой, напоминающей кольцо или пончик: окружность, идущая вокруг «трубки» такого пончика, указывает на искомый тип топологии. Следы топологии могли бы проявиться и в зеркальных скоплениях галактик на противоположных концах космоса, однако наблюдать такие явления будет трудно, поскольку масштаб топологии, если речь идёт о торе, слишком велик, чтобы увидеть обе «копии» одновременно. Вместе с тем учёные не исключают удачи: свидетельства космической топологии могут уже содержаться в имеющихся данных или быть собраны в ходе будущих наблюдений реликтового фона и картографирования распределения и скоростей галактик. Главный вопрос, по словам Джаффе, — размер Вселенной: если она слишком велика, заметно больше расстояния до сферы реликтового излучения, обнаружить топологию не удастся.