Il Big Bang è spesso considerato l’inizio dell’Universo. Ma c’è una prova che non possiamo ignorare e che dimostra il contrario.
Il concetto di Big Bang risale a quasi 100 anni fa, quando apparvero le prime prove dell’Universo in espansione. Se l’Universo oggi si sta espandendo e raffreddando, ciò implica un passato più piccolo, più denso e più caldo. Ma quando fu proposta l’inflazione cosmica nei primi anni ’80, separò le due definizioni del Big Bang, ipotizzando che lo stato iniziale caldo e denso non avesse mai raggiunto queste condizioni singolari, ma piuttosto che un nuovo stato inflazionario lo avesse preceduto. C’era davvero un Universo prima del Big Bang? Proviamo a capirlo.
Il Big Bang è l’inizio dell’Universo?
In un Big Bang caldo che estrapoliamo fino a una singolarità, l’Universo raggiunge temperature arbitrariamente elevate ed energie elevate. Sebbene l’Universo abbia una densità e una temperatura “medie”, ci saranno delle imperfezioni al suo interno: regioni iperdense e regioni ipodense. Man mano che l’Universo si espande e si raffredda, gravita anche: significa che le regioni iperdense attireranno più materia ed energia al loro interno, aumentando nel tempo, mentre le regioni ipodense cederanno la loro materia ed energia alle regioni circostanti più dense, creando i semi per un’eventuale rete cosmica di strutture.
Il ruolo della radiazione cosmica di fondo
Ma i dettagli che emergeranno nella rete cosmica sono stati determinati molto prima, poiché i “semi” della struttura su larga scala furono impressi nell’Universo primordiale. Le stelle, le galassie, gli ammassi di galassie e le strutture filamentose di oggi, su scale più grandi, possono essere ricondotti alle imperfezioni di densità risalenti alla formazione degli atomi neutri nell’Universo, mentre quei “semi” si sarebbero sviluppati, nel corso di centinaia di milioni e persino miliardi di anni, fino a formare la struttura cosmica che osserviamo oggi. Quei semi esistono in tutto l’Universo e permangono, ancora oggi, come imperfezioni di temperatura nel bagliore residuo del Big Bang: la radiazione cosmica di fondo.
Da dove arrivano queste imperfezioni
Queste imperfezioni di temperatura che osserviamo nella luminosità residua del Big Bang ci arrivano da un’epoca che risale a 380.000 anni dopo l’inizio del Big Bang, il che significa che hanno già sperimentato 380.000 anni di evoluzione cosmica. Secondo la spiegazione del Big Bang “singolare”, l’Universo è semplicemente “nato” con un insieme originale di imperfezioni. Secondo la teoria dell’origine inflazionaria, tuttavia, in cui l’espansione si verifica solo in seguito a un periodo di inflazione cosmica, queste imperfezioni sono seminate da fluttuazioni quantistiche – ovvero fluttuazioni che sorgono a causa della relazione di indeterminazione energia-tempo intrinseca nella fisica quantistica – che si verificano durante il periodo inflazionario.
Cosa c’era prima del Big Bang
Il grande test per capire le origini del cosmo consiste nell’osservare se esistono le cosiddette fluttuazioni di super-orizzonte, ossia variazioni su scale più grandi dell’orizzonte cosmico definito dalla massima distanza percorribile dalla luce dall’inizio del Big Bang. Analizzando la correlazione tra luce polarizzata e fluttuazioni di temperatura del fondo cosmico a microonde, si è visto che tali fluttuazioni esistono e non sono spiegabili con un “inizio” singolare privo di inflazione. Questo dimostra che l’Universo osservabile è coerente con un modello in cui una fase inflazionaria ha preceduto il Big Bang.
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