Universul a avut o viață secretă înainte de Big Bang, sugerează un nou studiu

Un nou studiu sugerează că „Universul a avut o viață secretă înainte de Big Bang”. Acest studiu din cadrul cosmologiei „săltărețe” propune că secretele găurilor negre și ale materiei întunecate ar putea avea origini anterioare Big Bang-ului.

Conform acestei teorii, Big Bang-ul nu ar fi fost începutul universului, ci doar tranziția de la o fază de contracție la una de expansiune. Dacă ipoteza este corectă, aceasta ar putea revoluționa înțelegerea actuală a cosmosului, având implicații importante asupra a două dintre cele mai misterioase fenomene din fizică: găurile negre și materia întunecată.

Universul a avut o viață secretă înainte de Big Bang?

Studiul recent sugerează că materia întunecată ar putea fi formată din găuri negre primordiale, care s-au născut în timpul tranziției de la faza de contracție la cea de expansiune a universului, înainte de Big Bang. Dacă această ipoteză este validată, viitoarele detectări ale undelor gravitaționale ar putea confirma formarea acestor găuri negre și implicit ar putea oferi dovezi directe pentru materia întunecată.

Observațiile curente, cum ar fi mișcările stelare din galaxii și fondul cosmic de microunde — radiația relicvă a Big Bang-ului — sugerează că aproximativ 80% din materia universului este compusă din materie întunecată, o formă de materie invizibilă care nu emite, nu absoarbe și nici nu reflectă lumina. În ciuda prezenței sale covârșitoare, natura exactă a materiei întunecate rămâne necunoscută.^[sursa]

În acest context, cercetătorii au explorat scenariul în care materia întunecată constă din găuri negre primordiale, formate din fluctuațiile de densitate care au avut loc în timpul ultimei faze de contracție a universului. Rezultatele lor au fost publicate în iunie în Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.^[studiu]

Cosmologia „săltăreață”

Teoria cosmologică tradițională postulează că universul a început cu o singularitate, urmată de o expansiune rapidă, denumită inflație. Totuși, studiul de față examinează o ipoteză mai puțin convențională — cosmologia „săltăreață” non-singulară — care presupune că universul a trecut printr-o fază de contracție, urmată de un „ricoșeu” cauzat de creșterea densității materiei, eveniment care a precedat Big Bang-ul și expansiunea accelerată pe care o observăm astăzi.

Conform acestei teorii, universul s-ar fi contractat la o dimensiune cu 50 de ordine de mărime mai mică decât este în prezent. În urma „ricoșeului”, fotonii și alte particule au fost generate, marcând astfel începutul expansiunii, fenomen cunoscut sub numele de Big Bang. În apropierea acestui moment de ricoșeu, densitatea extrem de mare a materiei a dus la formarea unor găuri negre primordiale, rezultate din fluctuațiile cuantice ale densității, oferind astfel o posibilă explicație pentru materia întunecată.

„Găurile negre primordiale mici ar putea fi produse în stadiile foarte timpurii ale universului, iar dacă nu sunt prea mici, descompunerea lor cauzată de radiația Hawking [un fenomen teoretic în care găurile negre emit particule din cauza efectelor cuantice] nu ar fi suficient de eficientă pentru a le distruge complet, astfel că acestea ar putea exista încă în prezent. Cu mase similare celor ale unor asteroizi, aceste găuri negre ar putea contribui la materia întunecată sau chiar ar putea oferi o soluție completă pentru această problemă.”, explică Patrick Peter, cercetător principal la Centrul Național Francez pentru Cercetare Științifică (CNRS).

Calculele efectuate de cercetători arată că anumite proprietăți ale acestui model cosmologic, cum ar fi curbura spațiului și distribuția radiației cosmice de fond, sunt în concordanță cu observațiile actuale, susținând astfel ipoteza propusă.

Cercetătorii au investigat și semnăturile undelor gravitaționale generate în timpul formării găurilor negre primordiale. Aceştia au constatat că aceste unde ar putea fi detectate de viitoarele observatoare gravitaționale, precum Laser Interferometer Space Antenna (LISA) și Einstein Telescope. Detectarea acestor unde ar putea confirma dacă găurile negre primordiale sunt, într-adevăr, materia întunecată. Totuși, ar putea dura mai mult de un deceniu până când aceste observatoare vor fi operaționale.

„Acest studiu este important deoarece oferă un mecanism natural de formare a găurilor negre mici, dar stabile, care ar putea constitui materia întunecată, fără a depinde de modelul tradițional bazat pe inflație. Alte cercetări explorează în prezent modul în care aceste găuri negre ar putea influența stelele din jurul lor, ceea ce ar putea conduce la o modalitate de a le detecta în viitor.”, a declarat Peter.