Sparsi in tutto l’universo ci sono buchi neri, piccoli ed enormi, che attirano al loro interno gas, polvere, luce e persino altri buchi neri, tutte cose che di fatto, una volta oltrepassato l’orizzonte degli eventi, escono dal nostro universo per non rientrarci mai più.
Secondo la teoria, come una corrente di risacca che trascina i nuotatori verso il mare, la gravità all’interno di un buco nero trascina la materia oltre un punto di non ritorno, chiamato orizzonte degli eventi, e la condensa così strettamente che la fisica come la conosciamo inizia a crollare, creando una “singolarità“. È questa singolarità, in particolare, che preoccupa i fisici perché mette in discussione leteorie più importanti sull’universo.
Ecco perché il fisico teorico Nikodem Poplawski, Ph.D., ha posto una grande domanda nel 2010: e se i buchi neri non contenessero affatto una singolarità?
Si è anche dato una risposta, infatti ha elaborato una teoria secondo la quale il centro di un buco nero potrebbe contenere un percorso verso un altro universo. Ancora più strano, la sua teoria prevede che questo potrebbe essere il modo in cui è stato creato il nostro universo.
Buco nero come porta verso un altro universo
Un articolo che descrive questo lavoro, intitolato “Radial motion into an Einstein–Rosen bridge“, è stato pubblicato 14 anni fa sulla rivista Physics Letters B. Sebbene la teoria abbia catturato l’attenzione all’epoca, questo argomento è ancora piuttosto di nicchia tra i fisici. Molti ricercatori hanno cambiato idea o non ne hanno mai sentito parlare.
“Non è facile trovare uno specialista su questo argomento“, afferma Nick Gorkavyi, Ph.D., scienziato e programmatore della NASA che, insieme al premio Nobel John Mather, ha sviluppato una teoria sugli universi pulsanti all’interno dei buchi neri.
Un concetto centrale che guida la teoria del buco nero di Poplawski è la nozione di qualcosa chiamata torsione, che si comporta in modo simile a una forza gravitazionale che agisce sulla materia nell’universo. La torsione cosmologica non è qualcosa che la scienza ha ancora dimostrato —o smentito—, ma è una grande idea che Poplawski ritiene valga la pena di perseguire perché potrebbe trasformare il modo in cui comprendiamo la fisica .
“La torsione [può] rimuovere gli infiniti“, afferma Poplawski, riferendosi ai calcoli fisici di alto livello. “La torsione rende la fisica finita“.
A prima vista, la teoria di Poplawski sembra abbastanza semplice. Egli spiega che “l’altro lato” di un buco nero non termina in una singolarità, ma è invece collegato tramite un ponte di Einstein-Rosen (altrimenti noto come wormhole) a qualcosa chiamato buco bianco. Come suggerisce il nome, un buco bianco è l’opposto di un buco nero in molti modi; dove un buco nero inghiotte tutta la luce e la materia, un buco bianco la emette.
I fisici avevano inizialmente preso in considerazione l’idea negli anni ’60 e ’70, dice Poplawski, ma non avevano un meccanismo per spiegarla. Ecco che entra in gioco la torsione. “A densità estremamente elevate, la torsione appare come una forza gravitazionale repulsiva“, spiega. “Ecco come può prevenire le singolarità“.
Poplawski ritiene che questo sistema di tunnel cosmici potrebbe spiegare la creazione di tutta la materia nel nostro universo.
“Penso che ciò che è successo è che quando l’universo genitore del buco nero stava collassando… [a causa della] torsione, la singolarità non si è formata“, spiega. “Poiché la materia era già all’interno dell’orizzonte degli eventi e voleva muoversi, ha deciso di creare un nuovo spazio. Che è fondamentalmente il nostro universo in crescita“.
Questa esplosione di materia, tutta in una volta attraverso la porta sul retro di un buco nero, è il modo in cui la teoria di Poplawski interpreta il Big Bang. O, come Poplawski e una manciata di altri cosmologi credono, il Big Bounce. Invece di un singolo momento di creazione, il Big Bounce teorizza un tira e molla tra inflazione e contrazione, che Poplawski ritiene abbia lasciato il posto nel tempo all’universo in espansione che conosciamo oggi.
Questo afflusso iniziale di materia nel nuovo universo avrebbe quindi causato una reazione a catena per creare un miliardo di volte più materia e spingere l’espansione del nostro universo. C’è un problema, tuttavia: questo viaggio nel wormhole è una strada a senso unico. La materia (come noi) non può tornare indietro attraverso il wormhole in senso inverso per rivisitare il nostro universo genitore.
Uno dei più grandi problemi di questa teoria potrebbe anche essere una delle sue grazie salvifiche: è estremamente difficile da dimostrare. Dejan Stojkovic, Ph.D., è professore di cosmologia presso l’Università di Buffalo. Afferma che la teoria di Poplawski è logicamente valida, ma deve ancora affrontare delle sfide.
“La torsione… è una legittima previsione di una teoria autoconsistente, [ma] la domanda è se il nostro universo sia descritto da una tale teoria“, afferma Stojkovic. “Finora, non abbiamo incontrato alcuna osservazione che richieda l’introduzione della torsione. Tuttavia, la torsione potrebbe apparire in regimi di gravità molto forti, ad esempio vicino alle singolarità classiche, dove non abbiamo ancora alcuna osservazione“.
Sebbene Gorkavyi non sia convinto che la torsione spieghi necessariamente il nostro universo, crede nella conclusione ultima di Poplawski.
“Un risultato importante di Poplawski è che è stato uno dei primi nel 21° secolo a tornare a costruire un modello teorico di un universo all’interno di un buco nero“, afferma. “Credo che Poplawski abbia ragione e che il nostro universo si trovi all’interno di un buco nero grande centinaia di miliardi di anni luce“.
La grande domanda che attende Poplawski e la torsione è se un giorno sarà possibile trovare prove concrete per rafforzare questa idea da semplice ipotesi. Fortunatamente, ci sono un paio di modi in cui ciò potrebbe accadere. Le indagini sul fatto che l’universo sia chiuso (cioè se è curvo senza un bordo) o sulla natura dell’inflazione tramite lo studio della radiazione cosmica di fondo potrebbero offrire supporto alla teoria.
“È una possibilità interessante e intrigante“, afferma Stojkovic.
