Déterminer la forme de l’univers est une question complexe et intrigante en cosmologie. Bien que nous disposions de preuves solides que l’univers semble être plat du point de vue de l’observation, la compréhension de sa topologie nécessite des observations sophistiquées, une modélisation mathématique et des considérations théoriques. Voici comment les scientifiques étudient et obtiennent des informations sur la topologie de l'univers :

1.Observations du fond cosmique micro-ondes (CMB) :

Le CMB est le rayonnement thermique résiduel du Big Bang, la théorie dominante sur l’origine et l’évolution de l’univers. En étudiant les infimes variations de température dans le CMB, les scientifiques peuvent déduire des informations sur la géométrie et la courbure de l'univers. Si l’univers était courbé, cela entraînerait des modèles et des distorsions spécifiques dans le CMB, qui peuvent être détectés grâce à des observations précises. Les mesures actuelles du CMB, telles que celles du satellite Planck, fournissent des preuves solides d'un univers plat.

2.Enquêtes sur les structures à grande échelle :

Les observations de la distribution à grande échelle des galaxies et d’autres structures cosmiques donnent des indices sur la forme globale de l’univers. En cartographiant et en analysant les positions et les distances des galaxies, les scientifiques peuvent étudier la géométrie et la courbure de l'espace environnant. Si l’univers était courbé, cela affecterait la répartition observée des galaxies et provoquerait des distorsions dans leurs configurations spatiales. Des études approfondies telles que le Sloan Digital Sky Survey (SDSS) et le 2dF Galaxy Redshift Survey ont contribué à limiter la courbure de l'univers, en soutenant une géométrie plate.

3. Oscillations acoustiques baryoniennes (BAO) :

Les BAO sont des modèles réguliers dans la distribution des galaxies provoqués par les ondes acoustiques qui se sont propagées dans l'univers primitif. Ces oscillations, imprimées dans la densité de matière, servent de règle standard pour mesurer les distances et sonder l’histoire de l’expansion de l’univers. En étudiant les caractéristiques du BAO dans les études de galaxies, les scientifiques peuvent déduire la courbure et la géométrie de l'univers. Les mesures actuelles de BAO provenant d'enquêtes à grande échelle sont cohérentes avec un univers plat.

4. Défauts topologiques :

Dans certains modèles cosmologiques, des défauts topologiques spécifiques, tels que des cordes cosmiques ou des murs de domaines, peuvent résulter de transitions de phase dans l'univers primitif. La présence et les caractéristiques de ces défauts topologiques pourraient avoir des effets observables sur le fond diffus cosmologique et sur la structure à grande échelle de l’univers. En recherchant et en analysant ces défauts grâce à des observations et des simulations, les scientifiques peuvent mieux comprendre les propriétés topologiques de l'univers.

5. Lentilles gravitationnelles :

Les lentilles gravitationnelles, c'est-à-dire la courbure de la lumière due à l'influence gravitationnelle d'objets massifs, peuvent également fournir des informations sur la topologie de l'univers. En étudiant la distorsion et le grossissement de la lumière des galaxies lointaines provoqués par la matière intermédiaire, les scientifiques peuvent déduire la courbure de l’espace-temps et contraindre les topologies possibles de l’univers.

Il est important de noter que même si les observations et mesures actuelles suggèrent fortement un univers plat, l'étude de la topologie de l'univers est un domaine de recherche en cours. À mesure que la technologie s’améliore et que notre compréhension s’approfondit, les scientifiques continuent d’explorer et d’étudier des modèles topologiques alternatifs pour affiner notre compréhension de la forme et de la structure du cosmos.