La comparsa di tutte le particelle e le radiazioni nell’universo potrebbe essere stata unita a un altro Big Bang che ha inondato il nostro universo di particelle di materia oscura

Nel quadro cosmologico standard l’universo primordiale era un luogo molto esotico. Forse la cosa più importante che accadde nel nostro cosmo fu l’evento dell’inflazione che in tempi molto precoci dopo il Big Bang mandò il nostro universo in un periodo di espansione estremamente rapida. Quando l’inflazione finì, i campi quantistici esotici che guidarono quell’evento decaddero, trasformandosi nel flusso di particelle e radiazioni che rimangono oggi. Quando il nostro universo aveva meno di 20 minuti, quelle particelle iniziarono ad assemblarsi nei primi protoni e neutroni durante quella che chiamiamo nucleosintesi, un pilastro della cosmologia moderna, poiché i calcoli alla base prevedono con precisione la quantità di idrogeno ed elio nel cosmo. A questo modello, una nuova idea ha posto l’ipotesi che l’universo potrebbe in realtà essere iniziato con un Big Bang Oscuro. Nonostante il successo del nostro modello dell’universo primordiale, non comprendiamo ancora la materia oscura, che è la forma misteriosa e invisibile della materia che occupa la stragrande maggioranza della massa nel cosmo. L’ipotesi standard nei modelli del Big Bang è che qualunque processo abbia generato particelle e radiazioni abbia anche creato la materia oscura.

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Il Dark Big Bang

Ora, un team di ricercatori ha proposto una nuova idea che le nostre ere di inflazione e nucleosintesi del Big Bang non siano state sole e la materia oscura potrebbe essersi evoluta lungo una strada completamente separata. In questo nuovo scenario, quando l’inflazione finì, inondò l’universo di particelle e radiazioni ma non materia oscura che restò invece un campo quantico senza decadere. Man mano che l’universo si espandeva e si raffreddava, quel campo quantico rimasto alla fine si trasformò innescando la formazione della materia oscura. Il vantaggio di questo approccio è che disaccoppia l’evoluzione della materia oscura dalla materia normale, in modo che la nucleosintesi del Big Bang possa procedere come la intendiamo attualmente mentre la materia oscura si sarebbe evoluta lungo un percorso separato. Questo approccio apre anche strade per esplorare una ricca varietà di modelli teorici della materia oscura perché avendo una traccia evolutiva separata sarebbe più facile tenerne conto nei calcoli per vedere come potrebbe confrontarsi con le osservazioni. 

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Ipotesi e considerazioni

Ad esempio, il team è stato in grado di determinare che, se davvero c’è stato un cosiddetto “Big Bang Oscuro”, deve essere accaduto quando il nostro universo aveva meno di un mese. La ricerca ha anche scoperto che l’apparizione di un Dark Big Bang deve aver rilasciato una firma davvero unica di forti onde gravitazionali che persisterebbero nell’universo attuale. Gli esperimenti osservativi in corso dovrebbero essere in grado di rilevare queste onde gravitazionali, se esistono. Non sappiamo ancora se davvero sia avvenuto un Dark Big Bang, ma questa ricerca fornisce un chiaro percorso per verificare la sua esistenza.

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