Il Big Bang potrebbe essere stato accompagnato da un Big Bang ombroso, "oscuro", che "inondò" lo spazio con un misterioso
Teoria di base
La maggior parte dei cosmologi lo crede dopoDurante il Big Bang, nei primi istanti della sua esistenza, l’Universo ha vissuto un periodo di rapida e notevole espansione: l’inflazione. Nessuno sa cosa l'abbia causato, ma scoprirlo è necessario per spiegare molte osservazioni, come ad esempio il piano geometrico dell'Universo su larga scala.
Presumibilmente l’inflazione è stata causata da alcuniun campo quantistico esotico che è un’entità fondamentale che permea tutto lo spaziotempo. Alla fine dell’inflazione, questo campo decadde in un flusso di particelle e radiazioni, provocando il “Big Bang Caldo” che i fisici solitamente associano all’inizio dell’Universo. Queste particelle continuarono a fondersi nei primi atomi quando il cosmo aveva circa 12 minuti e, centinaia di milioni di anni dopo, iniziarono ad assemblarsi in stelle e galassie.
Ingrediente mancante
Ma c’è un altro ingrediente nella miscela cosmologica:materia oscura. In astronomia e cosmologia, così come nella fisica teorica, una forma di materia non è coinvolta nell'interazione elettromagnetica ed è quindi inaccessibile all'osservazione diretta. Costituisce circa un quarto della massa-energia dell'Universo e si manifesta solo nell'interazione gravitazionale.
Buco nero. Foto: NASA/Flickr, CC BY-SA
Nei modelli più semplici, la fine dell’inflazionee il Big Bang Caldo che seguì inondò anche l'Universo di materia oscura, che si evolse lungo un percorso indipendente. Ma questa ipotesi è stata fatta “solo per semplicità” e per spiegare almeno in qualche modo il suo aspetto e la sua esistenza, dicono gli autori del nuovo studio. Inoltre, poiché la materia oscura non interagisce con la materia normale, potrebbe aver avuto il suo Big Bang “oscuro”, dicono i ricercatori.
Big Bang oscuro
Nel loro lavoro, i ricercatori hanno esaminato come potrebbeassomiglia al Big Bang Oscuro. Hanno ipotizzato l’esistenza di un nuovo campo quantistico – il cosiddetto “campo oscuro” – necessario affinché la materia oscura si formi in modo completamente indipendente.
In questo nuovo scenario del Dark Big Bangè iniziato solo dopo che l'inflazione è scomparsa e l'universo si è espanso e raffreddato abbastanza da indurre il campo oscuro a compiere la propria transizione di fase, dove si trasforma in particelle di materia oscura.
La fusione dei buchi neri nella rappresentazione dell'artista. Credito: ©LIGO/A. Simonnet
I ricercatori hanno concluso che Dark Bigl'esplosione deve essere soggetta ad alcune restrizioni; se è troppo presto, oggi ci sarà troppa materia oscura, e se è troppo tardi, ce ne sarà troppo poca. Ma se un’altra esplosione si fosse verificata quando l’Universo aveva meno di un mese, ciò sarebbe coerente con tutte le osservazioni conosciute.
Quali sono i vantaggi della teoria?
La teoria del Big Bang Oscuro ne ha diversibenefici. Innanzitutto, concorda con ciò che gli scienziati sanno sulla materia oscura: se non interagisce con la materia ordinaria, non c’è motivo per cui abbiano un’origine comune. In secondo luogo, consente ai ricercatori di creare modelli di materia oscura senza preoccuparsi di come influenzeranno il comportamento della materia normale nei primi tempi. Ciò offre agli scienziati molta più flessibilità durante la creazione di modelli. E, soprattutto, la nuova teoria dei fisici fornisce una risposta alla domanda principale dell'Universo: come e da dove proviene una tale quantità di materia oscura invisibile?
La teoria può essere verificata?
Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che DarkIl Big Bang crea una firma speciale nelle onde gravitazionali, che sono increspature nello spazio-tempo che si stanno ancora diffondendo in tutto l'Universo. Ciò significa che un giorno la teoria potrà essere testata.
Una nuova ricerca suggerisce che sia oscuroLa materia vista come luce blu in questa immagine di Hubble dell'ammasso di galassie Cl0024+1654 potrebbe essere apparsa nell'universo un mese dopo il Big Bang. Immagine gentilmente concessa dall'Agenzia spaziale europea, dalla NASA e da Jean-Paul Kneib (Osservatorio dei Medi Pirenei, Francia/Caltech, USA)
I ricercatori riconoscono che gli esperimenti in corsocon le onde gravitazionali non sono abbastanza sensibili per trovare segni del Big Bang Oscuro. Ma un'altra sonda per onde gravitazionali che utilizza una matrice temporale di pulsar, come l'esperimento NANOGrav, potrebbe fare il lavoro.
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