L’Universo creato dal Collasso di una Stella a 4 Dimensioni

Un gruppo di cosmologi ha presentato una nuova ipotesi molto intrigante riguardo alle dinamiche fisiche che potrebbero aver dato vita a quello che chiamiamo Big Bang, e alla “nascita” dello stato attuale dell’universo in cui viviamo. Secondo questo nuovo modello proposto, l’intero cosmo potrebbe essere il prodotto dei “detriti” espulsi dal collasso di una stella a 4 dimensioni, in un buco nero. Il vantaggio di quest’ipotesi rispetto ad altre, è che può spiegarci il principio isotropico dell’universo, cioè perché in qualsiasi direzione in cui guardiamo, vediamo il cosmo più o meno uguale, con le stesse identiche caratteristiche e leggi fisiche. Una cosa che va detta già da subito, è che si tratta di un’ipotesi puramente teorica, con tante falle ancora, ed in attesa di una possibile dimostrazione.
Il modello cosmologico standard si occupa dell’espansione ed evoluzione dell’universo nato dal Big Bang. Non riguarda però i dettagli di come e cosa è avvenuto prima di questo. Tutto quello che presuppone il modello teorico attuale è che lo spaziotempo si è espanso insieme a tutta la materia e l’energia a partire da un punto infinitamente denso ed infinitamente piccolo, che matematicamente viene chiamato singolarità. “Per quello che ne sappiamo noi (riguardo alla fisica di quello stato dell’universo), potevano uscire dai draghi dalla singolarità!” dichiara Niayesh Afshordi, astrofisico e co-autore dello studio, presso il Perimeter Institute for Theoretical Physics, in Canada.

La teoria cosmologica del Big Bang funziona bene ma ha delle difficoltà a spiegare alcuni aspetti particolari. Per esempio, è difficile dar conto della “singolarità”, visto che è come dire “dentro succedeva qualcosa al di là delle leggi fisiche”. Inoltre, è difficile spiegare in maniera convincente perché l’universo è omogeneo ed uniforme in tutte le direzioni. Secondo i modelli, l’età dell’universo (di 13.8 miliardi di anni) non lascerebbe abbastanza tempo affinché ciò avvenga (almeno per quello che ne sappiamo). In altre parole, non basterebbe il tempo per raggiungere questo equilibrio termico.
A questo proposito la teoria cosmologica del Big Bang è stata integrata con l’inflazione, ma non tutti i fisici ne sono convinti. “La Teoria del Big Bang è così caotica che non è chiaro se c’era anche solo una piccola parte omogenea su cui l’inflazione poteva iniziare a lavorare.” a dicharato Ashford.
Ecco il nucleo della proposta fatta dagli astronomi:
* Si parte da una teoria precedente, dell’universo a brane (o membrane), risalente al 2000. Secondo il modello, un universo a 3 dimensioni “galleggia” come una brana in un universo più grande a 4 dimensioni. Ovviamente noi vivendo in 3D non possiamo immaginare cosa significa di preciso, ma immaginatevi un universo a 2 dimensioni, come un foglio di carta, immerso in un contesto a 3 dimensioni, come la vostra stanza (o l’universo famigliare).
* Quindi c’è un universo più grande, a 4 dimensioni. Ora, l’idea è che anche questo universo sarebbe pieno di galassie e stelle, ma ovviamente a 4D. Si parte dal presupposto che anche queste stelle abbiano una vita ed evoluzione simile a quelle 3D. Così, si immagina che quelle più massicce esplodano come supernove e in alcuni casi collassino come buchi neri.
* Ed è qui che le cose diventano ingarbugliate ma si arriva alla parte di cosmogenesi. Come i nostri buchi neri, anche questi buchi neri 4D avrebbero un “orizzonte degli eventi” oltre il quale nulla riesce a sfuggire, nemmeno alla velocità della luce. L’orizzonte degli eventi è semplicemente il confine dove l’attrazione gravitazionale del buco nero è così grande che neanche andando alla più grande velocità possibile (quella della luce), non si potrebbe sfuggire. Non sappiamo cosa succede nemmeno nei buchi neri 3D, ma secondo gli attuali modelli, l’orizzonte degli eventi in un universo 3D appare come una superficie 2D. Quindi, in un universo 4D, l’orizzonte degli eventi darebbe vita ad un oggetto 3D chiamato ipersfera.
* In altre parole, il modello dice che quando una stella massiccia a 4D esplode e collassa, il buco nero generato crea intorno a se una brana 3D circondando un orizzonte degli eventi 3D, che poi inizia ad espandersi.
Come si collega tutto questo con le osservazioni sperimentali? Il ponte è dato, secondo gli autori dello studio, dall’espansione dell’universo. Sappiamo che il nostro cosmo si espande (e lo fa ad una velocità sempre maggiore, sotto la spinta dell’energia oscura) e nel nuovo modello si suppone che questa avvenga grazie alla crescita di una brana 3D, all’interno della quale ci troviamo a vivere.
Ovviamente non mancano le limitazioni ed i problemi.


Da una parte è vero che questo modello spiegherebbe perché la temperatura dell’universo sembra uniforme (dato che l’Universo 4D avrebbe una storia molto più lunga alle spalle), ma non riesce a riprodurre i dati sperimentali riguardo alla radiazione cosmica di fondo e alle piccole differenze di temperatura viste. Un telescopio spaziale europeo di nome Planck, ha recentemente finito di mappare questa radiazione di fondo risalente all’infanzia dell’universo ed il modello proposto qui differisce dai dati delle osservazioni di circa 4%.
Gli astronomi hanno l’intenzione di migliorare e raffinare il proprio modello e spiegano che Planck mostra che un’inflazione è avvenuta ma non spiega perché. “Lo studio potrebbe aiutarci a capire come l’inflazione sia nata dal movimento dell’universo attraverso una realtà iperdimensionale” spiegato i ricercatori.
http://www.nature.com/news/did-a-hyper-black-hole-spawn-the-universe-1.13743