La cosmologia moderna e l’idea dei multiversi

La linea di pensiero cosmologica moderna conduce all'ipotesi di un tempo esistente ancora prima del Big Bang, con la presenza di multiversi precedentemente al Big Bang stesso. Queste ipotesi sono fortemente sostenute dalla teoria inflazionaria e dalla teoria delle stringhe

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Secondo il fisico teorico Michio Kaku, noi esistiamo in un multiverso di universi. E’ questo l’interessante dibattito che impegna, ormai da più di un decennio, i più noti cosmologi e fisici, compreso il Premio Nobel per la fisica 2020, Roger Penrose: le evidenze che un ipotetico universo precedente possa aver lasciato nel bagliore primordiale del Big Bang.

La linea di pensiero cosmologica moderna conduce all’ipotesi di un tempo esistente ancora prima del Big Bang, con la presenza di un multiverso precedente al Big Bang stesso. Queste ipotesi sono fortemente sostenute dalla teoria inflazionaria e dalla teoria delle stringhe.

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Dan Hooper, responsabile del Theoretical Astrophysics Group presso il Fermi National Accelerator Laboratory, afferma che se lo spazio fosse veramente infinito, in espansione secondo la teoria del multiverso, vi sarebbero delle conseguenze strabilianti. All’interno di una distesa infinita di spazio, non ci sarebbe alcuna ragione di obiettare sulla presenza di un numero infinito di galassie, di stelle e di pianeti, e persino di un numero infinito di esseri intelligenti o coscienti, diffusi in questo volume senza confini. Questo è il problema dell’infinito: considera cose che in un altro contesto sarebbero improbabili, e le rende inevitabili.

La Collaborazione Scientifica LIGO e la Collaborazione Virgo hanno reso noto, lo scorso mese di ottobre, che sono state rilevate 39 nuovi segnali provenienti da onde gravitazionali – un numero tre volte superiore alle osservazioni effettuate durante i due primi cicli di osservazione. Le onde gravitazionali, increspature nello spazio-tempo prodotte dalla fusione di buchi neri e/o di stelle di neutroni, sono state osservate la prima volta nel 2015.

Rumore da onde gravitazionali – Evidenze di un universo precedente?

Prendendo spunto dai recenti rilevamenti di onde gravitazionali, effettuati da LIGO, Roger Penrose si pone la domanda se esista una cosmologia ciclica che si nasconde dietro al rumore di LIGO. Edwin Catlidge, in un articolo scritto per la rivista Nature, dal titolo “Nessuna evidenza per un tempo precedente al Big Bang“, scrive che, l’idea provocatoria che anelli concentrici di temperatura uniforme all’interno del fondo cosmico di microonde – la radiazione residua del Big Bang – possano, di fatto, rappresentare le evidenze di buchi neri che erano entrati in collisione, in una precedente era cosmica, prima dell’evento Big Bang, era stata proposta nel 2010 da Vahe Gurzadyan e da Roger Penrose. Questi, asserivano che collisioni tra buchi neri di grandi dimensioni, avvenute prima del Big Bang, avrebbero generato delle onde gravitazionali sferiche le quali, a loro volta, avrebbero lasciato dei cerchi caratteristici all’interno del fondo cosmico di microonde.

Secondo Dan Hooper, Roger Penrose si presta molto facilmente ad avere dei punti di vista che esulano da quanto riconosciuto in linea di massima dalla comunità scientifica. Già negli anni ’60 aveva intuito, a ragione, che le stelle di grandi dimensioni si sarebbero trasformate in buchi neri. Di recente, inoltre, ha manifestato il suo scetticismo nei confronti dell’idea convenzionale che il nostro universo primordiale sia passato attraverso un’era di inflazione cosmica, durante la quale lo spazio abbia avuto un’espansione esponenziale. Egli, invece ipotizza che il Big Bang non deve necessariamente essere considerato come l’inizio del nostro universo.

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Il Big Bang non è l’inizio del tempo

Secondo Penrose sono esistiti degli universi, adesso estinti, che erano pieni di buchi neri fantasma che risultano nascosti, incorporati nella mappa del fondo cosmico di microonde – un universo fantasma. All’interno di questi universi sarebbero potute esistere delle civiltà aliene, da ere molto antecedenti il Big Bang, quando il nostro universo ha iniziato a espandersi rapidamente e continuerà a espandersi fino a che tutta la sua massa non si sarà esaurita. Un processo, questo, che fonda le basi per il prossimo Big Bang e il nuovo universo che nascerà.

La prova delle congetture di Penrose sarebbero quelli che lui stesso chiama punti di Hawking: residui di corpi neri provenienti da ere precedenti il Big Bang, che sono sopravvissuti ai propri universi e che, oggi, si trovano nelle loro fasi finali, perdendo radiazioni mentre svaniscono nel nulla.

Punti di Hawking – Residui di buchi neri da un mondo precedente

Roger Penrose supporta quindi la sua ipotesi, definita Cosmologia Ciclica Conforme (CCC), dicendo che il nostro Big Bang è iniziato in corrispondenza di qualcosa che rappresentava il futuro remoto di un’era precedente, e che ci sarebbero stati dei buchi neri che sono evaporati, attraverso l’evaporazione di Hawking, dai quali si sarebbero formati quelli che lui chiama punti di Hawking.

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Secondo l’ipotesi di Penrose, il nostro universo si sta espandendo e, dal momento che si sta raffreddando, nei prossimi anni i buchi neri inizieranno a brillare nel cielo notturno. Sebbene questi bagliori siano molto flebili – una temperatura inferiore a dieci milionesimi di gradi sopra lo zero assoluto – avranno una durata lunghissima, e quando saranno visti dalle future ere, questi buchi neri brillanti, i punti di Hawking, saranno tra le più grandi fonti di energia continua nel cielo notturno del fondo cosmico di microonde. La ragione per cui oggi non riusciamo a vedere questi punti senza l’ausilio di un’analisi con un computer è perchè sono molto deboli e perchè l’universo primordiale li ha diffusi su una vasta area. Ciò che prima era un punto, oggi è un disco con un diametro cinque volte più grande di quello della nostra Luna.

Penrose osserva che un’attenta analisi del cielo notturno ha permesso di rilevare circa 30 di questi punti nella mappa del fondo cosmico di microonde. Cinque di questi punti coincidono con i cerchi concentrici, precedentemente scoperti, nel cielo del fondo cosmico di microonde. E’ interessante notare che uno di questi punti coincide con la finestra di osservazione dell’osservatorio BICEP 2.

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Nuova evidenza per un universo ciclico

Nel 2018, Penrose ha fornito prove di una nuova evidenza a sostegno della Cosmologia Ciclica Conforme: piuttosto che anelli di temperatura quasi uguale, egli ha identificato delle macchie, all’interno del fondo cosmico di microonde, con una temperatura molto più elevata rispetto alle regioni circostanti. L’idea è che questi punti caldi potrebbero essere dovuti alla radiazione (prevalentemente di origine elettromagnetica) emessa durante l’evaporazione di Hawking di buchi neri di grandi dimensioni, nel precedente eone.

Per verificare l’affermazione pronunciata nel 2010, Gurzadyan ha esaminato i dati, acquisiti nel corso di sette anni dal satellite Wilkinson Microwave Anisotropy Probe(WMAP) della NASA, calcolando la variazione dello scostamento della temperatura all’interno di anelli sempre più ampi, attorno a circa 10.000 punti, nel cielo a microonde. E infatti, lo scienziato ha identificato un numero di anelli, tra i dati del WMAP, che hanno una variazione di temperatura palesemente più bassa rispetto a quella del cielo circostante.

I gruppi che sfidano la congettura di Penrose, hanno riprodotto l’analisi svolta da Gurzadyan sui dati del WMAP. Tali gruppi concordano sul fatto che i dati contengono dei cerchi con variazioni molto piccole. Il punto di differenziazione dal lavoro di Gurzadyan è dato dal significato che viene attribuito ai cerchi primordiali. James Zibin, della University of British Columbia, afferma che il risultato ottenuto da Penrose e Gurzadyan non fornisce alcuna evidenza del modello ciclico dell’Universo di Penrose rispetto all’inflazione standard.

Secondo Gurzadyan, le critiche apportate alla sua analisi sono “banali”, sostenendo che è inevitabile che ci sia accordo, a un certo livello di confidenza, tra il modello cosmologico standard e i dati del satellite WMAP; inoltre, è possibile che un modello differente, come quello di Penrose, possa adattarsi ancora meglio ai dati.

Il prof. Alexander Vilenkin, direttore dell’Institute of Cosmology alla Tufs University, ha rispecchiato esattamente il modello di Penrose dei buchi neri fantasma di un universo estinto. Se il nostro è uno degli infiniti universi, allora, una volta che l’espansione si sarebbe fermata in questo universo, le sacche al suo interno che si erano gonfiate, sarebbero collassate in buchi neri. Più a lungo si gonfia ogni tasca, più grande è il buco nero.

Molti di questi universi si sono estinti e hanno formato i buchi neri. Se i buchi neri fossero abbastanza grandi, conterrebbero al loro interno gli universi in inflazione, e questi universi in espansione sarebbero connessi all’universo visibile dai wormholes. Secondo Vilenkin, accanto al nostro universo potrebbero esistere infiniti universi a bolle, all’interno dei quali vi possono essere versioni alternative degli esseri umani, così come possono essere completamente vuoti. Vilenkin, nel 2015, ha introdotto l’idea della creazione quantistica di un universo direttamente dal vuoto quantistico: universi che potrebbero essere regolati da altre leggi della fisica.

Fonte: dailygalaxy.com