E se il Big Bang non fosse stato l’inizio?

Un recente studio pubblicato su Physical Review D torna a esaminare una delle idee più affascinanti e controverse della cosmologia contemporanea: quella che vede il nostro universo nascere non dal big Bang di una singolarità iniziale, ma da un rimbalzo quantistico avvenuto all’interno di un buco nero formatosi in un altro universo. Un concetto già discusso da oltre un decennio, che ora viene rivisitato con nuovi strumenti teorici.

I limiti del modello standard

La teoria comunemente accettata descrive l’universo come originato circa 13,8 miliardi di anni fa da un punto infinitamente denso e caldo – la cosiddetta “singolarità” del Big Bang – seguito da un’espansione rapidissima detta inflazione.

Tuttavia, questo modello presenta tre punti deboli:

• La singolarità iniziale è una condizione estrema dove la fisica nota crolla: densità e temperatura tendono all’infinito.

• L’energia oscura, che spiegherebbe l’espansione accelerata dell’universo, è ancora una componente teorica mai osservata direttamente.

• L’inflazione, pur efficace sul piano matematico, si basa su un campo ipotetico privo di riscontro sperimentale.

Di fronte a queste criticità, alcuni fisici hanno da tempo proposto visioni alternative capaci di descrivere l’origine del cosmo senza fare ricorso a concetti ancora non dimostrati.

Un’ipotesi che torna in primo piano: il buco nero generativo

L’idea che il nostro universo possa essere nato all’interno di un buco nero risale almeno a inizio anni 2010, con studi come quelli di Nikodem Popławski e altri sostenitori della gravitazione quantistica a loop. Secondo questa visione, il collasso gravitazionale in un universo genitore avrebbe generato un buco nero, il cui interno – anziché concludersi in una singolarità – avrebbe dato luogo a un “Big Bounce”, una transizione quantistica verso un nuovo universo in espansione.

Lo studio del 2025 propone una riformulazione di questa ipotesi alla luce dei più recenti strumenti matematici. In particolare, viene perfezionata la descrizione del processo che porterebbe da un collasso a un rimbalzo, evitando condizioni fisicamente insensate come densità infinite.

Coerenza interna e vantaggi teorici

Questa visione si basa su due pilastri:

• Relatività generale, per descrivere la dinamica del buco nero;

• Gravitazione quantistica a loop, per spiegare il rimbalzo e l’assenza della singolarità.

Cos’è la gravitazione quantistica a loop?

La gravitazione quantistica a loop (o Loop Quantum Gravity, LQG) è una teoria che cerca di unificare meccanica quantistica e relatività generale, descrivendo la gravità non come una forza continua, ma come qualcosa di granulare.

Secondo la LQG, lo spazio-tempo stesso è composto da unità discrete, microscopiche e indivisibili: piccoli “quanti” di spazio, intrecciati tra loro come una rete. Non esiste un “fondo continuo” dello spazio; piuttosto, ogni porzione dell’universo è fatta di minuscoli loop (anelli) quantizzati.

Questa teoria elimina la singolarità del Big Bang (dove le equazioni classiche si rompono) e propone al suo posto un “rimbalzo” cosmico, da cui nasce un nuovo universo. È una delle alternative più studiate alla gravità classica, accanto alla teoria delle stringhe, ma con approccio radicalmente diverso: non richiede dimensioni extra né particelle ipotetiche.

Il risultato è un modello coerente, che elimina l’infinità della singolarità e non richiede né inflazione né energia oscura. Tra i vantaggi:

• La piattezza e uniformità dell’universo emergono naturalmente;

• Il tempo cosmico può continuare anche attraverso il rimbalzo;

• Ogni buco nero potrebbe contenere un nuovo universo – il nostro compreso.

Universi figli e multiversi a cascata

Questo scenario cosmologico suggerisce quindi un universo non isolato e non nato da un Big bang, ma figlio di un processo generativo ricorrente. In questa visione, ogni buco nero potrebbe contenere un universo, e ogni universo potrebbe a sua volta generare nuovi buchi neri portatori di altri universi. Si delinea così una struttura frattale e ciclica del cosmo, dove il Big Bang non è l’inizio, ma una transizione tra due fasi.

La teoria, ancora speculativa, potrebbe essere testata in futuro attraverso:

• Analisi della radiazione cosmica di fondo;

• Ricerca di firme quantistiche nell’universo primordiale;

• Studio della struttura interna dei buchi neri tramite modelli matematici.

Fonte: https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.111.103537