Lo suggerisce una teoria cosmologica, che potrebbe spiegare alcuni misteri della materia oscura.
Big Bang, ovvero la grande “esplosione” da cui ha avuto origine l’Universo così come lo conosciamo. Un momento del tempo, fissato a circa quattordici miliardi di anni fa, in cui tutta la materia e l’energia, condensati in un punto infinitamente piccolo di spazio – una cosiddetta singolarità – si sono improvvisamente “liberati” e rimescolati, dando vita a galassie, stelle, nebulose, buchi neri e (molto tempo dopo) anche al nostro pianeta, uno fra miliardi di altri. Questa, più o meno, è la storia che conosciamo tutti. Molto meno, invece, sappiamo di quello che c’era prima del Big Bang: addirittura, non sappiamo neanche se abbia senso parlare di un prima, dato che ignoriamo le leggi fisiche di quella singolarità. Un nuovo studio, recentemente pubblicato sul Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, discute una teoria cosmologica che suggerisce che forse l’Universo ha avuto una “vita” precedente al Big Bang, fatta di fasi successive di contrazioni ed espansioni, come se fosse un enorme cuore pulsante nel vuoto. Se fosse confermata, tra l’altro, la teoria potrebbe avere implicazioni sul comportamento dei buchi neri e sulla natura della materia oscura, la misteriosa entità che rappresenta circa l’80% di tutta la materia presente nel cosmo e che ancora non siamo riusciti a osservare direttamente.
Esplosione o rimbalzo?
Come dicevamo, le teorie cosmologiche “tradizionali” suggeriscono che l’Universo sia “nato” da una singolarità e che durante i suoi primi momenti di vita abbia sperimentato una crescita rapidissima, la cosiddetta inflazione. Gli autori dello studio appena pubblicato, un’équipe di scienziati di diversi istituti di ricerca, tra cui l’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn), la Scuola superiore meridionale e il Dipartimento di fisica dell’Università di Napoli Federico II, hanno invece analizzato una teoria più esotica, nota come “non-singular matter bouncing cosmology”, ovvero, più o meno, cosmologia rimbalzante su materia non singolare, secondo la quale l’Universo, prima del Big Bang, attraversò una fase di contrazione che si concluse con un “rimbalzo”, un rinculo, dovuto alla crescente densità di materia, e che portò all’espansione accelerata che osserviamo ancora oggi. Tra l’altro, uno degli autori del lavoro, Salvatore Capozziello, si era già occupato qualche mese fa del problema della definizione del tempo all’epoca del Big Bang: in uno studio pubblicato sulla rivista Physical Rewiev D, condotto insieme a una collega del Dipartimento di filosofia dell’Università Statale di Milano, aveva sottolineato che “buchi neri e Big Bang sono situazioni estreme in cui si perde la cognizione della fisica così come la conosciamo e, con essa, la concezione del tempo come parametro che descrive normalmente passato, presente e futuro, il che è un cruccio da decenni, a cominciare da Einstein”.
Buchi neri primordiali e materia oscura.
Ma torniamo alla teoria del rimbalzo. In questo scenario, dicono ancora gli autori, l’Universo si sarebbe rimpicciolito fino a una dimensione più o meno 50 ordini di grandezza inferiore rispetto a quella che ha oggi, e dopo il “rimbalzo” sarebbero comparsi i fotoni (le particelle che compongono la luce) e le altre particelle elementari; l’elevatissima densità della materia, inoltre, avrebbe dato origine a piccoli buchi neri primordiali che rappresenterebbero, e qui si chiude il cerchio, dei possibili candidati per la misteriosa materia oscura. Intervistato da Live Science, Patrick Peter, direttore di ricerca al National centre for scientific research francese (Cnrs), non coinvolto nello studio, ha spiegato che effettivamente “i piccoli buchi neri primordiali possono essere stati prodotti durante i primi momenti di vita dell’Universo e, se non sono troppo piccoli, il loro decadimento dovuto alla radiazione di Hawking [un fenomeno ipotizzato dall’astrofisico Stephen Hawking secondo la quale i buchi neri, in virtù di effetti quantistici, potrebbero effettivamente emettere una certa quantità di particelle ed energia, nda], non è sufficiente a farli scomparire, quindi dovrebbero esistere ancora adesso, da qualche parte. E potrebbero essere proprio la materia oscura, o almeno parte di essa”.
Risultati interessanti, ma c’è da aspettare.
Secondo i calcoli degli autori del nuovo lavoro, i conti tornano: gli scienziati hanno infatti mostrato che alcune caratteristiche misurabili (e misurate) dell’Universo, tra cui la curvatura dello spazio-tempo e la radiazione cosmica di fondo (l’“eco” del Big Bang), sono effettivamente coerenti con le previsioni del loro modello, il che è certamente un’osservazione molto incoraggiante. Ma non basta: per corroborare ulteriormente la loro ipotesi, i ricercatori sperano di poterla confrontare con le osservazioni dei rivelatori di onde gravitazionali di nuova generazione. Il modello, infatti, consente anche di stimare alcune proprietà delle onde gravitazionali emesse dai buchi neri primordiali in formazione, e i rivelatori di nuova generazione potrebbero essere in grado di captare queste onde gravitazionali, consentendo di effettuare un confronto tra previsioni e osservazioni e confermare (o sconfessare) l’ipotesi che i buchi neri primordiali siano effettivamente fatti di materia oscura. Ma bisognerà aspettare, perché potrebbe volerci almeno un decennio prima che i nuovi rivelatori siano messi in funzione. “Questo lavoro – conclude Parker – è importante perché spiega in modo naturale come potrebbero essersi formati i piccoli buchi neri primordiali, e come potrebbero aver dato origine alla materia oscura, per di più in un contesto diverso da quello dell’inflazione cosmica. Esistono anche altre linee di ricerca che stanno approfondendo il comportamento di questi piccoli buchi neri attorno alle stelle, e che potranno suggerirci, nel prossimo futuro, come osservarli”.
https://www.wired.it/article/universo-vita-prima-big-bang-materia-oscura-studio/
