Il Big Bang potrebbe non essere stato un evento unico. La comparsa di tutte le particelle e le radiazioni nell’universo potrebbe essere stata causata da un altro Big Bang che ha inondato il nostro universo di particelle di materia oscura. E potremmo essere in grado di rilevarlo.
Nel quadro cosmologico standard l’universo primordiale era un luogo molto esotico. Forse la cosa più importante che accadde nell’universo primordiale fu l’evento dell’inflazione che, in tempi molto precoci, provocò al nostro universo un periodo di espansione estremamente rapida.
Quando l’inflazione finì, i campi quantistici esotici che guidarono quell’evento decaddero, trasformandosi nel flusso di particelle e radiazioni che rimangono oggi. Quando il nostro universo aveva meno di 20 minuti, quelle particelle iniziarono ad assemblarsi nei primi protoni e neutroni durante quella che chiamiamo nucleosintesi del Big Bang.
La nucleosintesi del Big Bang è un pilastro della cosmologia moderna, poiché i calcoli alla base prevedono con precisione la quantità di idrogeno ed elio nel cosmo. Tuttavia, nonostante il successo della nostra immagine dell’universo primordiale, non comprendiamo ancora la materia oscura, che è la forma misteriosa e invisibile della materia che occupa la stragrande maggioranza della massa nel cosmo.
L’ipotesi standard nei modelli del Big Bang è che qualunque processo abbia generato particelle e radiazioni abbia anche creato la materia oscura. Un team di ricercatori ha, però, proposto una nuova idea: sostengono che l’era dell’inflazione e quella della nucleosintesi del Big Bang non siano state sole.
La materia oscura potrebbe essersi evoluta lungo una traiettoria completamente separata. In questo scenario, quando l’inflazione finì, inondò ancora l’universo di particelle e radiazioni. Ma non di materia oscura. Rimase, invece, un campo quantico che non era decaduto. Man mano che l’universo si espandeva e si raffreddava, quel campo quantico extra alla fine si trasformò innescando la formazione della materia oscura.
Il vantaggio di questo approccio è che disaccoppia l’evoluzione della materia oscura dalla materia normale, in modo che la nucleosintesi del Big Bang possa procedere come la intendiamo attualmente mentre la materia oscura si evolve lungo un percorso separato.
Questo approccio apre anche strade per esplorare una ricca varietà di modelli teorici della materia oscura perché dandole una traccia evolutiva separata, è più facile tenerne traccia nei calcoli per vedere come potrebbe confrontarsi con le osservazioni.
Ad esempio, il team dietro il paper è stato in grado di determinare che se c’è stato un cosiddetto Dark Big Bang, deve essere accaduto quando il nostro universo aveva meno di un mese.
La ricerca ha anche scoperto che un Dark Big Bang deve aver rilasciato una firma davvero unica di forti onde gravitazionali che persisterebbero nell’universo attuale. Esperimenti in corso come i pulsar timing array dovrebbero essere in grado di rilevare queste onde gravitazionali, se esistono.
Non sappiamo ancora se sia avvenuto un Dark Big Bang, ma questo lavoro fornisce un chiaro percorso per testare l’idea.
