Secondo una ricerca, le onde concentriche scoperte nella radiazione cosmica di fondo sarebbero una prova a favore del modello "ciclico" dell'universo. Ma la teoria resta minoritaria tra gli astrofisici.

Un'infinita sequenza di universi che si "riciclano" l'uno nell'altro, di cui il nostro non sarebbe che il più recente. Questa teoria, controcorrente rispetto al modello cosmologico prevalente tra gli scienziati, avrebbe ricevuto una prima conferma sperimentale, secondo uno studio condotto da Roger Penrose, uno dei fisici matematici più noti e controversi, assieme a Vahe Gurzadyan dell'Istituto di Fisica di Erevan, in Armenia.

Analizzando la radiazione cosmica di fondo, o CMB (Cosmic Microwave Background, la radiazione elettromagnetica residua del Big Bang che permea tutto l'universo nello spettro delle microonde) Penrose e Gurzadyan hanno notato degli "anelli", simili ai cerchi concentrici generati da un sasso in uno stagno, all'interno dei quali la temperatura è più uniforme che nel resto della CMB. L'ipotesi degli studiosi è che siano le tracce delle collisioni tra buchi neri avvenute in un universo precedente.

Quando due buchi neri si scontrano, emettono onde di energia dette onde gravitazionali, tanto più numerose e potenti quanto più massicci sono i buchi neri. Le onde gravitazionali distorcono la trama dello spazio tempo e, secondo Penrose e Gurzadyan, lasciano traccia del loro passaggio in forma di anelli concentrici. Quelli scoperti nella radiazione cosmica di fondo sarebbero quindi "sopravvissuti" dell'universo precedente, finestre che, scrivono gli autori, ci permetterebbero "di sbirciare al di là del Big Bang".

Come facciano queste onde a sopravvivere a un Big Bang appare poco chiaro anche ad astrofisici affermati. "Questa parte mi lascia perplesso", dice ad esempio James Zibin, della University of British Columbia, in Canada. "Mi sembra bizzarro che gli effetti di queste onde possano sopravvivere a tutte queste transizioni. È uno dei tanti dettagli ancora da chiarire".

Il riciclaggio degli universi

Lo studio, pubblicato su arXiv.org, il prestigioso archivio di articoli scientifici non ancora sottoposti a revisione gestito dalla Cornell University, è un nuovo tassello del modello di universo ciclico che Penrose sta sviluppando da diversi anni. Secondo questa teoria, prima del Big Bang da cui è nato il nostro universo ce n'è stato almeno un altro, che ha dato vita a un universo precedente. E prima ancora, sostiene Penrose, potrebbero essere esistiti innumerevoli altri universi.

Ogni ciclo dell'universo - Penrose li chiama "eoni" - ha una durata di lunghezza inimmaginabile, molto più dei 13, 7 miliardi di anni che si calcola siano l'età dell'universo corrente. All'inizio di ciascun eone c'è un Big Bang; poi, nel corso del tempo, l'universo appena nato si evolve, da un magma informe di particelle omogenee a un insieme di strutture sempre più complesse: galassie, stelle, pianeti, forme di vita.

Contemporaneamente l'universo si espande a una velocità sempre maggiore, probabilmente per l'effetto della misteriosa energia oscura che causa anche l'espansione accelerata del nostro universo. Inevitabilmente, tutta la materia viene fagocitata da buchi neri supermassicci annidati nel cuore delle galassie più grandi, come la nostra Via Lattea.

I buchi neri crescono, scontrandosi e fondendosi tra loro. Secondo la teoria, le onde gravitazionali create da queste collisioni hanno lasciato tracce in forma di cerchi nella radiazione cosmica di fondo. Alla fine questi buchi neri giganti consumano tutta la materia a disposizione. Cosa accade allora? Secondo la teoria esposta da Stephen Hawking nel 1970, quando i buchi neri smettono di fagocitare materia cominciano a "evaporare", perdendo massa sotto forma di radiazioni. Dunque, passati molti miliardi di anni, l'universo tornerebbe a essere un mare di particelle uniformi.

A questo punto, ipotizza Penrose, l'universo subisce un'ulteriore trasformazione, contraendosi in un punto di dimensioni infinitesimali, condizione per il verificarsi di un nuovo Big Bang.

Insomma "tutto quello che era grande diventa piccolo, e tutto quel che era freddo diventa caldo", riassume Amir Hajian, astrofisico del Canadian Institute for Theoretical Astrophysics di Toronto. "Così, il vecchio universo, che era grande e freddo, ritorna denso e caldissimo".

Tuttavia, Penrose e Gurzadyan non spiegano come avvenga questa trasformazione. Questo e altri aspetti del modello devono essere chiariti, sostiene Hajian, coautore di uno dei tre articoli indipendenti, anch'essi pubblicati su arXiv.org, che contestano le conclusioni della ricerca. "Sulla carta funziona, ma mancano ancora parecchi dettagli e previsioni quantitative", dice.

Interpretazioni diverse

Nessuno, comunque, mette in dubbio l'esistenza degli anelli nella radiazione cosmica di fondo. "Abbiamo confermato che ci sono", spiega Zibin, anch'egli coautore di un articolo che respinge le conclusioni di Penrose e Gurzadyan. "Abbiamo identificato con esattezza i segnali che hanno descritto. Non siamo d'accordo solo sull'interpretazione di quei segnali".

Tutti e tre gli articoli "contestatari" notano che il modello ciclico di Penrose non prevede il fenomeno dell'inflazione. La teoria inflazionistica, secondo la quale l'universo appena nato attraversò una fase di iperespansione, spiega come l'universo stesso abbia raggiunto forma e dimensioni attuali, risolvendo una serie di incongruenze dell'originaria teoria del Big Bang emerse anche grazie allo studio della radiazione cosmica di fondo.

Ad esempio, visto sulla scala degli ammassi di galassie, il nostro universo appare omogeneo, con diverse regioni che essenzialmente si somigliano. La teoria dell'inflazione spiega questa uniformità, perché l'iperespansione avrebbe "sciolto" le aggregazioni di materia.

Tuttavia, secondo Penrose, se prima del nostro universo ne è esistito un altro che, proprio come il nostro, si espandeva a una velocità accelerata, presupporre l'inflazione non è più necessario. "Sarebbe stata l'espansione accelerata avvenuta nell'eone precedente a rendere uniforme l'universo", spiega Zibin: "nel modello di Penrose, questa teoria prende il posto dell'inflazione".

Gli articoli alternativi a Penrose presentano una serie di modelli realizzati al computer che simulano radiazioni cosmiche di fondo simili a quella visibile nel nostro universo, e basati sulla teoria inflazionistica. A differenza di quanto sostiene Penrose, però, anche in questi modelli appaiono le onde concentriche. "Per sostenere che la sua teoria è migliore di quella inflazionistica, Penrose deve trovare un altro 'marchio di fabbrica' che la distingua", afferma Zibin.

Haijan concorda: "Gli anelli non sono per nulla anomali. Anzi, sono perfettamente normali, e i nostri modelli mostrano che possono verificarsi in un universo coerente con la teoria inflazionistica".

Invece della prova dell'esistenza di universi precedenti, aggiunge Zibin, gli anelli potrebbero essere una sorta di illusione ottica creata da variazioni naturali della radiazione cosmica di fondo. "Più studi la radiazione di fondo, più cose puoi trovarci", sostiene. "È una delle lezioni che possiamo trarre da questa vicenda".