Ogni buco nero contiene un nuovo universo: Un fisico presenta una soluzione ai misteri cosmici di oggi

Il nostro universo può esistere all’interno di un buco nero. Questo può sembrare strano, ma potrebbe in realtà essere la migliore spiegazione di come l’universo è iniziato, e ciò che osserviamo oggi. E ‘una teoria che è stata esplorato nel corso degli ultimi decenni da un piccolo gruppo di fisici.

Ci sono notevoli questioni irrisolte con lo standard della teoria del Big Bang, il che suggerisce che l’ universo era iniziato come un “singolarità”, apparentemente impossibile un punto infinitamente piccolo che contiene una concentrazione di materia infinitamente alto, espandendosi per dimensioni, a quello che osserviamo oggi. La teoria dell’inflazione, un super-veloce espansione dello spazio proposto negli ultimi decenni, si riempie in molti dettagli importanti, ad esempio perché grumi con leggera concentrazione di materia nell’universo primordiale si fusero in grandi corpi celesti come le galassie e gli ammassi di galassie.

Ma queste teorie lasciano grandi questioni irrisolte. Ad esempio: Quello che era iniziato il big bang? Che cosa ha causato la fine dell’inflazione ? Qual è la fonte della misteriosa energia oscura che sta provocando a quanto pare ad accelerare la sua espansione dell’universo?

L’idea che il nostro universo è interamente contenuta all’interno di un buco nero fornisce risposte a questi problemi e a molti altri. Si elimina la nozione di singolarità fisicamente impossibile nel nostro universo. E attinge a due teorie centrali della fisica.

Il primo è la relatività generale, la moderna teoria della gravità. Esso descrive l’universo alle scale più grandi. Ogni evento nell’universo si verifica come un punto nello spazio e nel tempo, o spazio-tempo. Un oggetto di massa come il Sole, falsi o “Curve” spazio-tempo, come una palla da bowling seduta su una tela. Forza gravitazionale del Sole altera il moto della Terra e degli altri pianeti che gli orbitano. Trazione del sole dei pianeti ci appare come la forza di gravità.

Il secondo è la meccanica quantistica, che descrive l’universo alle scale più piccole, come ad esempio il livello dell’atomo. Tuttavia, la meccanica quantistica e la relatività generale sono attualmente le teorie separate, i fisici stanno cercando di combinare le due in una singola teoria della “gravità quantistica” per descrivere adeguatamente fenomeni importanti, tra cui il comportamento delle particelle subatomiche in buchi neri.

Un adattamento 1960 della relatività generale, chiamato Einstein-Cartan-Sciama-Kibble teoria della gravità, tenga conto degli effetti della meccanica quantistica. Non solo fornisce un passo verso la gravità quantistica, ma porta anche ad un quadro alternativo dell’universo. Questa variazione della relatività generale è dotato di un importante proprietà quantistico noto come spin.Particelle come gli atomi e gli elettroni possiedono uno spin, o il momento angolare interno che è analogo a un pattinatore sul ghiaccio.
In questo quadro, le particelle interagiscono con lo spazio-tempo e di dotarla di una proprietà chiamata “torsione”. Per capire la torsione, immaginate lo spazio-tempo non come una tela bidimensionale, ma come una flessibile, canna unidimensionale. Piegare l’asta corrisponde alla curvatura dello spazio-tempo, e girando l’asta corrisponde alla torsione dello spazio-tempo. Se una canna è sottile, si può piegare, ma è difficile capire se è contorto o meno.


Al centro della galassia aspirale M81 c’è un buco nero supermassiccio circa 70 milioni di volte più massiccio del nostro sole. Credit: X-ray: NASA / CXC / Wisconsin / D.Pooley & CfA / Zezas; ottico:. NASA / ESA / CfA / A.Zezas; UV: NASA / JPL-Caltech / CfA / J.Huchra et al. ; IR: NASA / JPL-Caltech / CfA

La torsione sarebbe significativa solo, per non parlare notevole, nell’universo primordiale o in buchi neri. In questi ambienti estremi, la torsione dello spazio-tempo sarebbe manifestata come una forza repulsiva che contrasta la forza di attrazione gravitazionale proveniente dalla curvatura dello spaziotempo. Come nella versione standard della relatività generale, le stelle molto massicce finiscono per crollare in buchi neri: le regioni di spazio da cui nulla, nemmeno la luce, può sfuggire.

Ecco come la torsione avrebbe giocato nei momenti iniziali del nostro universo dentro un buco nero. Inizialmente, l’attrazione gravitazionale tra le particelle in torsione consentirebbe di superare le forze repulsive, che serve per comprimere la materia in una regione più piccola dello spazio. Ma alla fine torsione sarebbe diventato molto forte ed evitare di comprimere la materia in un punto di densità infinita. Tuttavia, la materia sarebbe ancora imballati insieme in uno stato molto denso. L’energia estremamente elevata gravitazionale in questo stato densamente causerebbe una intensa produzione di particelle, poiché l’energia può essere convertita in materia.Questo processo aumenterebbe ulteriormente la massa all’interno del buco nero.

Il crescente numero di particelle con spin porterebbe a più alti livelli di torsione dello spazio-tempo. La torsione repulsiva potrebbe fermare il collasso e potrebbe creare un “ grande rimbalzo ”come un pallone da spiaggia compressa che scatta verso l’esterno. Il rinculo rapido dopo un grande rimbalzo potrebbe essere quello che ha portato al nostro universo in espansione. Il risultato di questo arretramento corrisponde osservazioni di forma dell’universo, geometria, e la distribuzione di massa.

A sua volta, il meccanismo di torsione suggerisce uno scenario sorprendente: ogni buco nero produrrebbe un nuovo universo bambino dentro. Se questo è vero, allora la materia prima nel nostro universo è nato da qualche altra parte. Così il nostro universo potrebbe essere l’interno di un buco nero esistente in un altro universo. Così come non possiamo vedere cosa sta succedendo all’interno dei buchi neri nel cosmo, gli eventuali osservatori nell’universo padre non riusciva a vedere cosa sta succedendo nel nostro.

Il movimento della materia attraverso il confine del buco nero, chiamato “orizzonte degli eventi”, avverrebbe soltanto in una direzione, fornendo una direzione del tempo che noi percepiamo come andare avanti. La freccia del tempo nel nostro universo sarebbe quindi ereditaria, attraverso la torsione, dall’universo genitore.

La torsione potrebbe anche spiegare lo squilibrio osservata tra materia e antimateria nell’universo. A causa della torsione, la materia potrebbe decadere in elettroni e quark , e antimateria decadrebbe in “materia oscura”, una misteriosa forma invisibile di materia che sembra rappresentare la maggioranza della materia nell’universo.

Infine, la torsione potrebbe essere la fonte di “energia oscura”, una misteriosa forma di energia che permea tutto lo spazio e aumenta il tasso di espansione dell’universo. Geometria con torsione produce naturalmente una “costante cosmologica”, una sorta di aggiunta sulla forza verso l’esterno che è il modo più semplice per spiegare l’energia oscura. Quindi, l’espansione osservata l’accelerazione dell’universo potrebbe finire per essere la più forte prova di torsione.

La torsione fornisce quindi un fondamento teorico per uno scenario in cui l’interno di ogni buco nero diventa un nuovo universo. Essa appare anche come un rimedio a diversi problemi di teoria corrente della gravità e della cosmologia. I fisici hanno ancora bisogno di combinare la Einstein-Cartan-Sciama-Kibble teoria pienamente con la meccanica quantistica in una teoria quantistica della gravità. Mentre per risolvere alcune questioni importanti, che solleva nuovi di sua iniziativa. Ad esempio, cosa sappiamo sull’universo genitore e il buco nero all’interno del quale risiede il nostro universo? Quanti strati di universi genitori avremmo? Come possiamo verificare che il nostro universo vive in un buco nero?

L’ultima domanda su cui potenzialmente si può: poiché tutte le stelle e quindi i buchi neri ruotano, il nostro universo avrebbe ereditato l’asse del buco nero dei genitori di rotazione come una “direzione preferenziale”. Ci sono alcune evidenze recentemente riportate dalle indagini di oltre 15.000 galassie che in un emisfero dell’universo galassie a spirale più sono ruotando in senso orario, mentre nell’altro emisfero ruotando in senso antiorario. In ogni caso, credo che anche torsione nella geometria dello spazio-tempo è un passo giusto verso una teoria di successo della cosmologia.

Di Nikodem Poplawski

Fonte: Notizie All’interno Service Science