Pensavamo che il Big Bang avesse dato inizio a tutto, poi ci siamo resi conto che c’è stato qualcos’altro prima.

Di tutte le domande che ci fate quotidianamente nei commenti sotto ai nostri post, una delle più frequenti è: “Da dove viene tutto questo?” Il XX secolo ci ha portato la relatività generale, la fisica quantistica e il Big Bang. Il tutto accompagnato da spettacolari successi osservativi e sperimentali. Tutte queste cose ci hanno permesso di fare previsioni teoriche che poi siamo riusciti a testare. Ma, almeno per il Big Bang, abbiamo trovato una soluzione a metà, quasi scomoda, con cui stiamo facendo i conti ancora oggi. Il punto è che qualsiasi informazione sull’inizio dell’universo non è più contenuta nell’universo in cui viviamo. E dobbiamo farcene una ragione.

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La storia dell’universo. Credit: C.-A. Faucher-Giguere, A. Lidz e L. Hernquist, Science, 2008

Cosa sappiamo dell’origine dell’universo

A partire dagli anni Venti del secolo scorso, Edwin Hubble e Milton Humason decisero di misurare le distanze di alcune stelle e galassie. Ma quando combinarono insieme le misurazioni della distanza e lo spostamento di queste stelle verso il rosso (il cosiddetto redshift, di cui abbiamo parlato qui), tutto portò ad una sconcertante conclusione: l’universo si stava espandendo. E più una galassia è lontana, più velocemente si allontana da noi.

Quindi, se l’universo si espande ancora oggi, significa che le seguenti cose devono essere vere:

  1. L’universo sta diventando sempre meno denso, poiché la quantità di materia contenuta occupa volumi sempre più grandi;
  2. L’universo si sta raffreddando, poiché la luce al suo interno viene allungata a lunghezze d’onda sempre maggiori;
  3. Le galassie che non sono legate gravitazionalmente ad altre si allontanano sempre di più.

Se l’universo si sta espandendo, raffreddando e diventando meno denso, significa che in un lontano passato era più piccolo, caldo e denso. Ciò ha portato gli astronomi a ipotizzare che in origine tutta la materia fosse concentrata in un solo punto: di quel residuo cosmico abbiamo trovato le prove grazie alla scoperta della radiazione cosmica di fondo, a metà degli anni ’60. Quel che resta del Big Bang.

Perché possiamo arrivare solo fino a un certo punto, nel passato

Potreste pensare che tutto ciò significhi poter estrapolare tutto ciò che è accaduto fin dall’inizio del Big Bang, e magari anche prima. L’universo avrebbe raggiunto temperatura e densità infinitamente alte, creando una condizione fisica nota come singolarità, un “punto” in cui le leggi della fisica che conosciamo non sono più valide. Il problema è che ci sono una serie di cose che non sappiamo, riguardo al Big Bang (e che potremmo non sapere mai). Tipo: cosa c’era prima del Big Bang?

Ce la siamo cavata con la teoria inflazionistica, che presupponeva che prima del Big Bang ci fosse questo stato inflazionistico, in cui l’universo possedeva una grande quantità di energia intrinseca nel tessuto dello spazio stesso. Che avrebbe poi causato l’espansione esponenziale dell’universo. Finita l’inflazione, l’energia intrinseca dello spazio venne convertita in materia ed energia, dando luogo a quello che abbiamo poi chiamato Big Bang.

Teoricamente, è una soluzione plausibile che il Big Bang, da solo, non poteva spiegare. Grazie ai dati di satelliti come il COBE, WMAP e Planck abbiamo capito che solo l’inflazione avrebbe potuto produrre le conseguenze che conosciamo, in linea con le cose che abbiamo osservato. Ma questo significa pure che il Big Bang non è stato l’inizio di tutto, ma solo dell’universo per come lo conosciamo. È come se l’inflazione avesse spinto il tasto “reset”: qualunque cosa esistesse prima, si espanse così rapidamente che tutto ciò che rimase fu uno spazio vuoto e uniforme con fluttuazioni quantistiche che avrebbero poi dato vita al caldo Big Bang.

Insomma, possiamo tornare indietro nel tempo quanto vi pare, ma le domande non farebbero che moltiplicarsi. Potremmo non potervi rispondere mai, anche perché se quelle informazioni non sono più presenti nel nostro universo, come potremmo mai saperle?

Riferimenti: Big Think

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