Un modello alternativo sul Big Bang mette in crisi la cosmologia standard ?

L'Universo avrebbe subito non uno bensì due periodi di rapida espansione esponenziale immediatamente dopo il Big Bang. È quanto emerge, -come evidenzia l'Istituto nazionale di astrofisica, da uno studio condotto da un gruppo di fisici del Brookhaven National Laboratory (BNL), Fermilab e della Stony Brook University che propone un nuovo modello per spiegare l'abbondanza della misteriosa materia oscura presente nel nostro Universo. I risultati di questo studio sono riportati su Physical Review Letters.

La cosmologia standard descrive la teoria del Big Bang, caratterizzata dal suo iniziale periodo di rapida espansione esponenziale, nota come inflazione, che rappresenta il modello scientifico maggiormente accettato per descrivere la nascita del nostro Universo. Secondo questo modello, lo spazio e il tempo ebbero origine da un punto estremamente denso e caldo che si trasformò in una vastità cosmica omogenea e in continua espansione. Il nuovo modello suggerisce però la presenza di un secondo, successivo periodo d'inflazione, di durata più breve rispetto a quello iniziale.

 

"Se da un lato una teoria fondamentale può spiegare certi fenomeni della natura, dall'altro potrebbe non sempre finire per darci la giusta quantità di materia oscura, e averne tanta diventa un problema", spiega Hooman Davoudiasl dell'High-Energy Theory Group presso il Brookhaven National Laboratory e autore principale dello studio.

 

La materia oscura è la forma dominante della materia presente nell'Universo e oggi i fisici sono impegnati a formulare teorie ed esperimenti per studiare le sue proprietà e comprendere la sua origine e natura.

Una doppia inflazione cosmica - Crediti: Brookhaven National Laboratory (BNL)
Una doppia inflazione cosmica - Crediti: Brookhaven National Laboratory (BNL)

Certe teorie che spiegano in maniera elegante alcune stranezze della fisica, come ad esempio la debole intensità della forza di gravità rispetto alle altre tre interazioni fondamentali, non possono essere completamente accettate, perché predicono più materia oscura rispetto a quanto emerge dalle osservazioni. Questa nuova idea, invece, risolverebbe il problema: in altre parole, gli autori hanno aggiunto un ulteriore evento, rispetto a quelli comunemente accettati, in relazione all'origine dello spazio e del tempo.

 

Nella cosmologia standard, l'espansione esponenziale dell'Universo, chiamata per l'appunto inflazione cosmica, iniziò molto probabilmente 10-35 secondi dopo il Big Bang. Questo evento decisamente esplosivo durò qualche frazione di frazione di secondo e alla fine generò uno spazio molto caldo seguito da un periodo in cui l'Universo divenne sempre più freddo, un fatto che continua ancora oggi. Poi, dopo qualche minuto, quando cioè la temperatura dell'Universo divenne più bassa, iniziarono a formarsi gli elementi più leggeri.

 

"Nel bel mezzo di questi eventi possono essersi verificati altri periodi inflazionari", dice Davoudiasl, per il quale "non sarebbero stati così grandiosi o violenti come quella iniziale ma potrebbero aver diluito, per così dire, la materia oscura".

 

Il secondo, e meno drammatico, periodo d'inflazione cosmica, caratterizzato da un rapido incremento di volume dello spazio, avrebbe dunque in qualche modo "diluito" l'abbondanza delle particelle primordiali, lasciando potenzialemente l'Universo con la densità di materia oscura che gli astronomi misurano oggi.

"In definitiva, non stiamo parlando di cosmologia standard", dice Davoudiasl, "ma dovremmo accettare il fatto che l'Universo potrebbe non essere governato da leggi fisiche nel modo che pensiamo. Non abbiamo preso in considerazione cose complicate. Abbiamo mostrato come un semplice modello sia in grado di contenere un ulteriore periodo inflazionario di durata ancora più breve e di descrivere la quantità di materia oscura che crediamo essere presente là fuori".

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