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Perché il nostro universo deve essere nato all'interno di un buco nero
Di conseguenza, il nostro Universo potrebbe essere l'interno di un buco nero esistente in un altro universo. Così conclude Nikodem Poplawski dell'Università dell'Indiana in un notevole articolo sulla natura dello spazio e l'origine del tempo.
L'idea che nuovi universi possano essere creati all'interno dei buchi neri e che il nostro possa aver avuto origine in questo modo è stata per molti anni il foraggio grezzo della fantascienza. Ma una corretta derivazione scientifica della nozione non è mai emersa.
Oggi Poplawski fornisce tale derivazione. Dice che l'idea che i buchi neri siano le madri cosmiche dei nuovi universi è una conseguenza naturale di una semplice nuova ipotesi sulla natura dello spaziotempo.
Poplawski fa notare che la derivazione standard della relatività generale non tiene conto del momento intrinseco delle semiparticelle di spin. Tuttavia esiste un'altra versione della teoria, chiamata teoria della gravità di Einstein-Cartan-Kibble-Sciama, che lo fa.
Ciò predice che le particelle con spin mezzo intero dovrebbero interagire, generando una minuscola forza repulsiva chiamata torsione. In circostanze normali, la torsione è troppo piccola per avere alcun effetto. Ma quando le densità diventano molto più alte di quelle della materia nucleare, diventa significativo. In particolare, dice Poplawski, la torsione impedisce la formazione di singolarità all'interno di un buco nero.
È interessante per una serie di motivi. Innanzitutto, ha importanti implicazioni sul modo in cui l'Universo deve essere cresciuto quando era vicino alla sua dimensione minima.
Gli astrofisici sanno da tempo che il nostro universo è così grande che non avrebbe potuto raggiungere la sua dimensione attuale data la velocità di espansione che vediamo ora. Invece, credono che sia cresciuto di molti ordini di grandezza in una frazione di secondo dopo il Big Bang, un processo noto come inflazione.
Il problema con l'inflazione è che ha bisogno di una teoria aggiuntiva per spiegare perché si verifica e questo è brutto. L'approccio di Poplawski risolve immediatamente questo problema. Dice che la torsione ha causato questa rapida inflazione.
Ciò significa che l'universo come lo vediamo oggi può essere spiegato da un'unica teoria della gravità senza ulteriori ipotesi sull'inflazione.
Un altro importante sottoprodotto dell'approccio di Poplawski è che rende possibile la nascita di universi all'interno degli orizzonti degli eventi di alcuni tipi di buchi neri. Qui, la torsione impedisce la formazione di una singolarità ma consente l'accumulo di una ENORME densità di energia, che porta alla creazione di particelle su vasta scala tramite la produzione di coppie seguita dall'espansione del nuovo universo.
Questo è un evento di tipo Big Bang. Tale espansione non è visibile per gli osservatori al di fuori del buco nero, per i quali la formazione dell'orizzonte e tutti i processi successivi avvengono dopo un tempo infinito, afferma Poplawski.
Per questo motivo, il nuovo universo è un ramo separato dello spazio-tempo e si evolve di conseguenza.
Per inciso, questo approccio suggerisce anche una soluzione ad un altro dei grandi problemi della cosmologia: perché il tempo sembra scorrere in una direzione ma non nell'altra, anche se le leggi della fisica sono simmetriche rispetto al tempo.
Poplawski dice che l'origine della freccia del tempo deriva dall'asimmetria del flusso di materia nel buco nero dall'universo madre. La freccia del tempo cosmico di un universo all'interno di un buco nero sarebbe quindi fissata dal collasso asimmetrico della materia attraverso l'orizzonte degli eventi, dice.
In altre parole, il nostro universo ha ereditato la sua freccia del tempo da sua madre.
Dice che gli universi figli possono ereditare altre proprietà dalle loro madri, il che implica che potrebbe essere possibile rilevare queste proprietà, fornendo una prova sperimentale della sua idea.
Le teorie su tutto non diventano molto più ambiziose di così. Roba divertente!
Rif: arxiv.org/abs/1007.0587 : Cosmologia con torsione - Un'alternativa all'inflazione cosmica