Un nuovo modello teorico suggerisce che l’universo potrebbe non aver avuto un Big Bang seguito dall’inflazione, come comunemente accettato, ma piuttosto un ciclo di rimbalzi. Sebbene questa ipotesi sia ancora lontana da qualsiasi conferma empirica, gli autori ritengono che potrebbe contribuire a risolvere alcuni enigmi cosmologici, tra cui la natura della materia oscura e il problema della piattezza dell’universo.
Uno dei misteri affrontati dagli scienziati in campo cosmologico e fisico riguarda la struttura dell’universo, che appare sorprendentemente piatta. Ma cosa significa esattamente che l’universo sia “piatto”? La densità dell’universo determina la sua geometria. Se la densità supera la cosiddetta densità critica, lo spazio è chiuso e positivamente curvo, come la superficie di una sfera, spiega la NASA. Questo implica che i percorsi dei fotoni, inizialmente paralleli, alla fine si incrociano e ritornano al punto di partenza, se l’universo esiste abbastanza a lungo. Al contrario, se la densità è inferiore alla densità critica, lo spazio è aperto e negativamente curvo, come la superficie di una sella. Infine, se la densità corrisponde esattamente alla densità critica, lo spazio è piatto come un foglio di carta e infinito nell’estensione. In un universo piatto, le linee parallele rimangono parallele, e sembra che il nostro universo segua questa geometria.
Tuttavia, nonostante la semplicità che un universo piatto possa offrire per lo studio cosmologico, presenta alcune sfide concettuali. La forma dell’universo dipende dalla densità media della materia al suo interno. Se la densità è inferiore alla densità critica, l’universo è aperto e infinito; se è maggiore, è chiuso e finito, spiega la NASA. Attualmente, la densità dell’universo sembra essere molto vicina alla densità critica, rendendolo quasi piatto. Questo ha rappresentato una sfida per i modelli del Big Bang, poiché un’esplosione calda e densa avrebbe dovuto produrre un universo con una densità superiore alla critica, e quindi non piatto come osserviamo oggi.
Per spiegare questa apparente contraddizione, alcuni scienziati stanno esplorando alternative alla teoria inflazionaria dominante. Una di queste ipotesi è la cosmologia ciclica conforme proposta dal fisico vincitore del Premio Nobel Roger Penrose, che suggerisce che l’universo attraversi cicli di rimbalzi. In un recente studio, un team di ricerca ha esaminato la cosmologia dei rimbalzi non singolari, in cui l’universo oscilla tra uno stato caldo e denso e la configurazione attuale. Questo modello cosmologico evita il problema della singolarità iniziale presente nella teoria inflazionaria, risolvendo anche le questioni della piattezza e dell’orizzonte cosmologico.
Il team ha analizzato come i buchi neri primordiali potrebbero inserirsi in questo scenario. Secondo i ricercatori, i buchi neri primordiali potrebbero rappresentare una chiave per esplorare scenari cosmologici alternativi. Hanno identificato un meccanismo naturale per la formazione di buchi neri primordiali durante l’era dominata dalla radiazione, all’interno del contesto della cosmologia dei rimbalzi non singolari. Questo meccanismo potrebbe spiegare la totalità della materia oscura, poiché le masse dei buchi neri primordiali trovate nel modello potrebbero corrispondere alla massa degli asteroidi non ancora osservati.
Sebbene affascinante, questo modello alternativo non risolve completamente il problema cosmologico, e la teoria inflazionaria rimane la spiegazione predominante. Tuttavia, il team ha individuato possibili modi per testare empiricamente il loro modello, ad esempio attraverso la rilevazione di onde gravitazionali stocastiche da futuri esperimenti come SKA, PTAs, LISA ed ET. Queste osservazioni potrebbero fornire nuove informazioni sulle condizioni iniziali dell’universo primordiale e sulla validità della teoria dei rimbalzi cosmologici.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
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