Come è nato l'universo?
È forse il più grande grande mistero e la radice di tutti gli altri. Le più grandi domande dell'umanità: come è iniziata la vita? Cos'è la coscienza? Cos'è la materia oscura, l'energia oscura, la gravità? - derivano da esso.
"Tutti gli altri misteri si trovano a valle di questa domanda", ha detto Ann Druyan, autore e vedova dell'astronomo Carl Sagan. "Per me è importante perché sono umano e non mi piace non saperlo."
Anche se le teorie che tentano di risolvere questo mistero diventano sempre più complesse, gli scienziati sono ossessionati dalla possibilità che alcuni dei collegamenti più critici nella loro catena di ragionamento siano sbagliati.
Misteri fondamentali
Secondo il modello standard del Big Bang, l'universo è nato durante un periodo di inflazione iniziato circa 13,8 miliardi di anni fa. Come un pallone in rapida espansione, si è gonfiato da una dimensione inferiore a un elettrone a quasi la sua dimensione attuale in una piccola frazione di secondo.
Inizialmente, l'universo era permeato solo dall'energia. Parte di questa energia si è raccolta in particelle, che si sono assemblate in atomi di luce come idrogeno ed elio. Questi atomi si raggrupparono prima in galassie, poi in stelle, all'interno delle cui fornaci infuocate furono forgiati tutti gli altri elementi.
Questa è l'immagine generalmente condivisa delle origini del nostro universo come rappresentata dagli scienziati. È un modello potente che spiega molte delle cose che gli scienziati vedono quando guardano in alto nel cielo, come la notevole scorrevolezza dello spazio-tempo su larga scala e la distribuzione uniforme delle galassie sui lati opposti dell'universo.
Ma ci sono cose in questa storia che mettono a disagio alcuni scienziati. Per cominciare, l'idea che l'universo abbia subito un periodo di rapida inflazione all'inizio della sua storia non può essere testata direttamente e si basa sull'esistenza di una misteriosa forma di energia all'inizio dell'universo che è scomparsa da tempo.
"L'inflazione è una teoria estremamente potente, eppure non abbiamo ancora idea di cosa abbia causato l'inflazione o se sia persino la teoria corretta, sebbene funzioni estremamente bene", ha affermato Eric Agol, astrofisico dell'Università di Washington.
Per alcuni scienziati, l'inflazione è un'aggiunta goffa al modello del Big Bang, una complessità necessaria aggiunta per adattarla alle osservazioni. Questa non sarebbe l'ultima aggiunta.
"Abbiamo anche imparato che ci deve essere materia oscura nell'universo e ora energia oscura", ha detto Paul Steinhardt, fisico teorico all'Università di Princeton. "Quindi il modo in cui funziona il modello oggi è che dici:" OK, prendi un po 'di Big Bang, prendi un po' di inflazione, la sintonizzi per avere le seguenti proprietà, quindi aggiungi una certa quantità di materia oscura e energia oscura ". Queste cose non sono collegate in una teoria coerente ".
Steinhardt teme che i cosmologi agiscano più come ingegneri che come scienziati. Se un'osservazione non corrisponde al modello corrente, associano un altro componente o armeggia con quelli esistenti per adattarli. I componenti non sono collegati e non c'è motivo di aggiungerli se non per abbinare le osservazioni. È come provare a riparare una vecchia auto aggiungendo nuove parti da modelli più recenti ma diversi. Queste parti potrebbero funzionare a breve termine, ma alla fine è necessaria una nuova auto.
Un universo senza età
Negli ultimi anni, Steinhardt ha lavorato con Anna Ijjas, un fisico teorico dell'Università di Harvard, su una radicale alternativa al modello standard del Big Bang.
Secondo la loro idea, chiamata cosmologia che rimbalza, l'universo è nato non solo una volta, ma probabilmente più volte in infiniti cicli di contrazione ed espansione. La teoria sostituisce il "big bang" con un "grande rimbalzo", che collega agevolmente periodi di contrazione ed espansione dell'universo e risolve molti dei problemi che affliggono la teoria dell'inflazione.
La coppia afferma che la loro teoria ekpyrotic, o "ciclica", spiegherebbe non solo l'inflazione, ma anche altri misteri cosmici, tra cui materia oscura, energia oscura e perché l'universo sembra espandersi a un ritmo sempre più rapido.
Mentre controversa, la cosmologia che rimbalza solleva la possibilità che l'universo sia senza età e che si rinnova da solo. È una prospettiva forse ancora più impressionante di un universo con un inizio e una fine definiti, perché significherebbe che le stelle nel cielo, anche le più antiche, sono come lucciole di breve durata nel grande schema delle cose.
"Vorrei sperare che lo sforzo della società nella ricerca scientifica ci stia avvicinando alle verità fondamentali e non solo un modo per creare strumenti utili", ha affermato l'astronomo del California Institute of Technology Richard Massey. "Ma sono ugualmente terrorizzato di scoprire che tutto ciò che so è sbagliato e spero segretamente di no."
Questo articolo è stato aggiornato il 27 giugno 2019 dal collaboratore di Live Science Tim Childers.
