Cosmology

Punti caldi inaspettati nello sfondo cosmico a microonde (CMB) potrebbero essere stati prodotti da buchi neri che evaporavano prima del Big Bang. Così dice un trio di scienziati guidati dal fisico matematico Roger Penrose in un documento che presenta nuove prove che il nostro universo è solo uno stadio di un ciclo potenzialmente infinito di estinzione e rinascita cosmica. Altri ricercatori, tuttavia, rimangono scettici sul fatto che lo sfondo a microonde contenga davvero segni di un precedente “eone”.

Secondo la cosmologia standard, l’universo ha subito un’espansione molto breve ma eccezionalmente intensa subito dopo il Big Bang. Questo periodo di” inflazione ” avrebbe appianato qualsiasi irregolarità nella struttura dell’universo primordiale, portando al cosmo molto uniforme che osserviamo intorno a noi.

Tuttavia, Penrose , con sede all’Università di Oxford, ha sviluppato una teoria rivale nota come “cosmologia ciclica conforme” (CCC) che postula che l’universo è diventato uniforme prima, piuttosto che dopo, il Big Bang. L’idea è che l’universo cicli da un eone all’altro, ogni volta partendo infinitamente piccolo e ultra-liscio prima di espandersi e generare grumi di materia. Quella materia alla fine viene risucchiata da buchi neri supermassicci, che a lungo termine scompaiono emettendo continuamente radiazioni Hawking. Questo processo ripristina l’uniformità e pone le basi per il prossimo Big Bang.

Perdere massa

CCC ha incontrato lo scetticismo di molti cosmologi da quando è stato presentato nel 2005, anche perché l’abbinamento di un universo infinitamente grande in un eone con uno infinitamente piccolo nel prossimo richiede che tutte le particelle perdano la loro massa quando l’universo diventa molto vecchio. Tuttavia, nel 2010 Penrose e Vahe Gurzadyan dell’Istituto di fisica di Yerevan in Armenia hanno affermato di aver trovato prove a sostegno del CCC sotto forma di anelli di temperatura uniforme all’interno del CMB. Quegli anelli, l’idea è andata, sarebbero la firma nel nostro eone di onde gravitazionali emesse sfericamente generate dalla collisione di buchi neri nell’eone precedente.

La coppia ha trovato tali anelli nei dati della sonda anisotropia Wilkinson Microwave della NASA (WMAP), mentre allo stesso tempo ha affermato di non aver visto tale schema nelle simulazioni (standard) della CMB che avevano effettuato. Altri gruppi, tuttavia, hanno sostenuto che le simulazioni contenevano effettivamente anelli-una volta modificati per tenere conto della distribuzione di punti caldi e freddi a varie scale angolari che si vedono nella CMB reale e che sono previste dalla fisica inflazionistica.

Imperterrito, Penrose ha ora pubblicato un diverso tipo di prove a sostegno del CCC. Piuttosto che anelli di temperatura quasi uniforme, ha invece identificato delle patch all’interno della CMB che sono molto più calde della regione circostante. L’idea è che questi punti caldi potrebbero essere dovuti alla radiazione (principalmente elettromagnetica) emessa durante l’evaporazione di Hawking dei buchi neri supermassicci nell’eone precedente.

Punti di Hawking

Penrose afferma che, sebbene originariamente molto deboli, quelle emissioni sarebbero state concentrate nel nostro eone in punti con enormi quantità di energia che lui e i suoi colleghi chiamano punti di Hawking. Questa concentrazione avviene, spiega, perché”l’universo perde traccia di quanto è grande al passaggio tra eoni”. I punti di Hawking si sarebbero quindi allungati durante l’universo primordiale, formando chiazze circolari con un diametro sul cielo circa cinque volte quello della Luna.

In un preprint recentemente caricato il arXiv server, Penrose e due colleghi – Daniel Un del SUNY Maritime College in USA e Krzysztof Meissner presso l’Università di Varsavia in Polonia – relazione purga CMB dati dall’Agenzia Spaziale Europea satellite Planck per i punti caldi di varie dimensioni e l’analisi di come rapidamente il forno a microonde temperatura scende intorno a loro rispetto a punti in 1000 simulato mappe di CMB. Hanno scoperto che dentro e intorno a piccoli punti, non una singola mappa simulata aveva gradienti di temperatura più elevati rispetto al cosmo reale-con le variazioni di temperatura in quest’ultimo caso di circa un ordine di grandezza superiore (circa 3×10-4 K) rispetto alla media CMB.

Forte supporto

Secondo Penrose, questa disparità tra dati reali e simulati fornisce un forte supporto per il CCC rispetto all’inflazione. “Certamente accogliamo con favore i tentativi di spiegare queste osservazioni in termini di modelli attualmente accettati”, afferma,”ma pensiamo che questo sarà difficile a meno che non vengano fuori idee radicalmente nuove”.

L’universo potrebbe essere catturato in un ciclo e un reattore nucleare naturale

Alcuni altri fisici, tuttavia, rimangono poco convinti. James Zibin dell’Università della British Columbia in Canada sottolinea che gli scienziati hanno esaminato la CMB per anni e non hanno trovato prove per punti particolarmente caldi (sebbene abbiano identificato una zona fredda anomala). Egli ritiene anche che Penrose e colleghi sono riusciti a spiegare il “guardare altrove” effetto, sostenendo che, poiché hanno trovato punti più caldi del reale contro dati simulati in solo 2 su 40 test (concentrandosi su diverse dimensioni di spot e CMB regione di confine ogni volta) la possibilità di essere stato vittima di una statistica fluke drop da 1 a 1000 a 1 su 50.

Douglas Scott, un collega di Zibin alla British Columbia, è anche scettico. Descrivendo il documento come “molto confuso e difficile da seguire”, è diffidente di ciò che vede come una serie potenzialmente infinita di tentativi di trovare caratteristiche insolite nella CMB. “Ovviamente, se qualcuno potesse mostrare che qualche modello specifico sul cielo a microonde era una prova che l’universo ha subito una serie di cicli, allora sarebbe spettacolare eccitante”, dice. “Ma questo documento è molto corto di farlo.”