Una nuova teoria fisica suggerisce che i buchi neri sono la chiave dei cicli di espansione e contrazione dell’universo

L’universo si sta espandendo. Nessuno con alcuna esperienza in astronomia o fisica non è d’accordo con questo fatto.

Allo stesso modo, nessuno è davvero in disaccordo sul fatto che a un certo punto miliardi di anni nel futuro, l’universo si espanderà finora– A corto di energia per un’ulteriore espansione. A questo punto qualcosa deve cambiare. È qui che inizia la polemica.

Ci sono nuove rughe in quell’argomento cosmologico, ed è confuso. secondo Nuovo studio Dai cosmologi Daniela Pérez e Gustavo Romero, entrambi dell’Istituto argentino di raggi X, l’universo si è espanso e contratto ripetutamente e i grandi buchi neri sono alcune delle uniche cose sopravvissute a questi cicli infiniti di distruzione e rinnovamento. Questi cicli fanno parte di ciò che i cosmologi chiamano un potenziale “rimbalzo cosmico”.

Il modello matematico di un buco nero teorico è al centro dello studio peer-reviewed Perez e Romero, pubblicato il mese scorso sulla rivista scientifica. revisione fisica d.

“Il nostro risultato principale è che la soluzione rappresenta un buco nero dinamico presente in tutti i periodi del modello di regressione cosmologica”, hanno scritto.

In altre parole, il buco nero di Perez e Romero è sopravvissuto anche se tutto ciò che lo circondava è stato spazzato via mentre l’universo è collassato sulla via del recupero finale.

È una scoperta avvincente. La questione del ruolo di un buco nero nell’universo in rimbalzo è “chiaramente intrigante”, ha detto a The Daily Beast Leandros Perivolaropoulos, un fisico dell’Università di Ioannina in Grecia che non è stato coinvolto nello studio, “e questo articolo può essere visto come un primo tentativo di affrontarlo”.

Ma attenzione: ci sono molte ipotesi fatte nell’argomento di Perez e Romero. È possibile che nel momento in cui l’universo rimbalza dalla contrazione all’espansione, tutte le regole che guidano la nostra comprensione della fisica escano dalla finestra. Forse stiamo cercando di capire l’insondabile.

“La stessa relatività generale si rompe sia nella singolarità del buco nero che nella singolarità del rimbalzo”, ha affermato Perivolaropoulos. “Quindi qualsiasi conclusione basata su di essa non può essere presa sul serio”.

In altre parole, nel momento in cui l’universo collassa alla sua dimensione più piccola appena prima del rimbalzo, la gravità smetterà di funzionare normalmente. Questo è ciò che intendiamo per singolarità: un’eccezione alle leggi della fisica. Non abbiamo idea di come si comporterà un buco nero quando le regole non sono in vigore.

Perivolaropoulos ha aggiunto che i metodi di Perez e Romero “hanno un grande potenziale di miglioramento, per usare un eufemismo”.

Per essere chiari, l’idea di base che l’universo si espanda e si contragga ripetutamente non è nuova. La regressione cosmica è una delle numerose teorie principali tra i cosmologi che studiano l’origine e il destino dell’universo.

In effetti, almeno un team di scienziati ritiene che il nostro universo di 13,7 miliardi di anni sia alla fine della sua ultima fase di espansione e Puoi ricominciare a contrarre Tra un centinaio di milioni di anni o giù di lì è sulla buona strada per un nuovo balzo in pochi miliardi o decine di miliardi di anni.

Teorie alternative sui modi in cui l’universo potrebbe finire includono il rallentamento e il congelamento dell’universo, il collasso su se stesso o la rotazione in infiniti universi tascabili frammentati. Tra tutte le opzioni, è chiaro il motivo per cui il rimbalzo cosmico sta attirando così tanta attenzione. È un modo accurato per spiegare alcune delle cose strane che vediamo intorno a noi nello spazio.

In primo luogo, potrebbe aiutare a spiegare perché ci sono grumi di cose così strani e sparsi in un universo che è per lo più uniformemente vuoto. Galassie. stelle. pianeti. Le persone. Le irregolarità nello spazio sono un sottoprodotto di espansione e contrazione infinite.

Il rimbalzo potrebbe anche avere senso per i buchi neri più grandi. Nello specifico, l'”enorme” diversità che è miliardi di volte più grande del nostro Sole e che esercita una forza gravitazionale così forte sullo spazio circostante che nemmeno la luce può sfuggire.

Finora, abbiamo rilevato due di questi enormi buchi neri utilizzando un nuovo set globale di radiotelescopi chiamato telescopio dell’orizzonte degli eventi. uno osservato Al centro della nostra galassia, la Via Lattea. era l’altro Avvistato nel cuore di Messier 87una galassia a 54 milioni di anni luce di distanza.

Un buco nero contiene la cosa più vicina a una singolarità – un’eccezione alle regole accettate della fisica – che possiamo osservare direttamente con i nostri telescopi. Nel cuore di un buco nero incredibilmente denso, la nostra comprensione dell’universo si sta sgretolando. Come diceva Perivolaropoulos.

C’è qualcosa di speciale in qualcosa di così grande e intenso. Questo è qualcosa di speciale che può aiutare i più grandi buchi neri a sopravvivere ogni volta che l’universo si riprende e tutto il resto viene compresso in una sorta di soffice impasto di materia ed energia.

La loro sopravvivenza potrebbe essere la chiave. Forse, solo forse, non è un caso che i buchi neri resistano e mantengano la loro singolare stranezza, quando tutto ciò che li circonda si restringe nell’omogeneità. I buchi neri possono essere uno dei motivi per cui l’universo può riprendersi Di ritorno Dopo si contrae una volta ogni 30 miliardi di anni circa.

Secondo Perez e Romero, ci sono ragioni per credere che i grandi buchi neri, ancora intatti dopo il rimbalzo cosmico, aiutino l’universo a ricostruirsi restituendo materiale nello spazio e mescolando la materia in espansione con la sua energia.

“Se i buchi neri passano attraverso il rimbalzo, possono causare disturbi che porterebbero alla formazione della struttura e alla formazione iniziale di una galassia in espansione”, hanno scritto. I buchi neri possono agire come motori di creazione o riconfigurazione, se vuoi, aiutando a formare galassie, stelle e pianeti in una galassia in rimbalzo.

È un’idea attraente. Soprattutto alla luce di un’altra teoria che ha guadagnato credibilità (in parallelo con l’idea del rimbalzo cosmico) che ci siano buchi neri supermassicci al centro di ogni galassia. Non li abbiamo ancora trovati tutti.

Ad essere onesti, Perez e Romero non sono i primi cosmologi a esplorare la relazione tra l’universo che rimbalza e i buchi neri supermassicci. Bernard Carr e Timothy Clifton della Queen Mary University di Londra, insieme ad Alan Cooley della Dalhousie University in Canada, È stato scritto I buchi neri sono sopravvissuti al rimbalzo cosmico ormai da anni. “La matematica che abbiamo fatto suggerisce che è possibile”, ha detto Cooley a The Daily Beast.

La differenza è che, nel modello di Cooley e colleghi, i buchi neri sono incorporati nella struttura circostante di un universo in contrazione piuttosto che contenuti al suo interno. Ciò renderebbe più facile la resistenza dei buchi neri anche quando le cose all’interno della struttura dell’universo collassano su se stesse.

Nel pensiero di Perez e Romero, i buchi neri sono così dentro la struttura. “Stanno guardando un modello leggermente diverso”, ha detto Cooley. In questo concetto di universo in rimbalzo, i buchi neri sono molto più resistenti di quanto chiunque avesse immaginato in precedenza e forse anche più importanti per la nuova espansione dell’universo.

Se c’è un rischio nell’angolo della cosmologia che Perez e Romero condividono con Cooley e coautori, i dati concreti sugli universi in rimbalzo e sui buchi neri supermassicci sono piuttosto deboli. Le nostre sonde spaziali sono poche e lontane tra loro. Finora possiamo vedere solo con i vecchi telescopi.

Per ottenere un trattamento migliore del potenziale rimbalzo cosmico assistito dai buchi neri, dobbiamo trovare più buchi neri. Soprattutto quelli grandi al centro delle galassie. Abbiamo anche bisogno di misurazioni migliori della radiazione di fondo dell’universo. Una lettura accurata della radiazione può indicare cicli di espansione e contrazione.

La buona notizia è che queste osservazioni potrebbero presto essere possibili. il nuovo BICEP .array, un gruppo di quattro radiotelescopi in costruzione al Polo Sud, potrebbe darci buone letture di radiazione a partire dai prossimi anni. E possiamo aspettarci più immagini (e anche alcuni film) di grandi buchi neri dall’Event Horizon Telescope.

Se cosmologi come Perez, Romero e Cooley iniziano a trovare buchi neri ovunque, oltre a registrare i modelli di radiazione rivelatori dell’universo che rimbalza, potremmo aver bisogno di iniziare a fare pace con l’idea che tutto ciò che possiamo vedere e immaginare è molto meno unico di pensavamo prima.

In effetti, potremmo vivere nella terza, cento o millesima versione dell’universo dopo ripetuti rimbalzi, ciascuno alimentato in parte da buchi neri sempre più grandi.