Un nou studiu ar putea contrazice teoria "Big Bang". Universul s-ar fi putut forma în interiorul unei găuri negre

Big Bang-ul este adesea descris ca începutul exploziv al universului – acel moment singular în care spațiul, timpul și materia au luat naştere. Dar ce-ar fi dacă acest eveniment nu a fost deloc începutul şi dacă universul nostru s-a născut din altceva? Noile calcule ale unei lucrări recente, publicată în revista Physical Review D, Big Bang-ul nu a fost originea a tot ce există, ci consecința unui colaps gravitațional masiv – formarea unei găuri negre urmată de un "ricoșeu" intern, scrie Live Science.

Această ipoteză, numită universul găurii negre, oferă o viziune complet diferită asupra începuturilor cosmice şi, poate cel mai important, este construită în întregime pe bazele fizicii și observațiilor actuale.

Limitele modelului cosmologic standard

Modelul cosmologic standard – care include Big Bang-ul și inflația cosmică (o perioadă de expansiune extrem de rapidă în primele clipe ale universului) – a explicat cu succes evoluția și structura universului. Totuși, funcționează doar prin adăugarea unor componente teoretice nedetectate direct.

În primul rând, acest model începe cu o singularitate – un punct de densitate infinită unde legile fizicii încetează să se aplice. Nu este doar o problemă matematică, ci un semn clar că nu înțelegem complet începutul.

Pentru a explica expansiunea accelerată observată în prezent, modelul introduce "energia întunecată" – o altă entitate ipotetică. Astfel, modelul standard răspunde întrebărilor despre univers adăugând concepte neconfirmate, fără a explica de unde provine totul sau de ce universul este atât de mare, neted și aproape plat.

O nouă abordare: dinspre interior spre exterior

Noul model pornește de la o perspectivă diferită – în loc să analizăm expansiunea universului înapoi în timp, ne uităm la ce se întâmplă când o cantitate extrem de densă de materie se prăbușește sub propria gravitație.

Este un fenomen cunoscut: stelele se transformă în găuri negre. Totuși, ce se întâmplă în interiorul unei găuri negre, dincolo de orizontul evenimentelor, rămâne necunoscut.

În 1965, fizicianul Roger Penrose a demonstrat că prăbușirea gravitațională, în condiții generale, duce inevitabil la o singularitate. Aceste teoreme – dezvoltate apoi de Stephen Hawking și alții – susțin ideea singularităților inevitabile, atât în interiorul găurilor negre, cât și la Big Bang. Penrose a fost chiar recompensat cu Premiul Nobel în 2020 pentru aceste contribuții.

Totuși, aceste teoreme se bazează pe fizica clasică. La densități extreme, trebuie să luăm în considerare efectele mecanicii cuantice – ceea ce poate schimba complet rezultatul.

Un nou model matematic

În noul studiu se arată că prăbușirea gravitațională nu trebuie să ducă la o singularitate. S-a găsit o soluție analitică exactă – o formulă matematică fără aproximații – care descrie cum un nor de materie aflat în colaps poate atinge o densitate foarte mare și apoi poate ricoșa, trecând într-o fază de expansiune.

De ce nu contrazice acest rezultat teoremele lui Penrose? Cheia este principiul excluziunii cuantice, care interzice particulelor identice (fermioni) să ocupe aceeași stare cuantică. Consecința este că materia nu poate fi comprimată la infinit şi, prin urmare, colapsul se oprește și se inversează.

Această ricoșare are loc fără a introduce fizică speculativă. Se bazează doar pe relativitatea generală și mecanica cuantică – nu pe dimensiuni suplimentare, câmpuri ipotetice sau particule nedetectate.

Rezultatul? Un univers care arată remarcabil de similar cu al nostru şi, mai surprinzător, ricoșeul generează în mod natural două faze de expansiune accelerată – inflația inițială și expansiunea actuală cauzată de energia întunecată – fără a fi nevoie de câmpuri necunoscute.

Predicții verificabile

Noul model matematic oferă predicții testabile. El sugerează că universul are o curbură spațială pozitivă mică – nu este perfect plat, ci ușor curbat, asemenea suprafeței Pământului. Aceasta ar fi o relicvă a colapsului inițial.

Misiuni spațiale precum Euclid, aflată în desfășurare, ar putea confirma această curbură pozitivă, ceea ce ar susține ideea unui univers născut prin ricoșeu. Modelul prezice și rata actuală de expansiune a universului – care deja este în concordanță cu observațiile.

Pe lângă clarificarea problemelor modelului standard, această teorie poate aduce noi perspective asupra altor mistere cosmice: formarea găurilor negre supermasive, natura materiei întunecate sau evoluția galaxiilor.

Viitoare misiuni spațiale precum Arrakihs vor studia structuri difuze precum halourile stelare și galaxiile satelit – greu de detectat de la sol, dar esențiale pentru înțelegerea materiei întunecate și a formării galaxiilor. Aceste structuri ar putea fi legate de relicve ale fazei de colaps – cum ar fi găurile negre supraviețuitoare.

O nouă perspectivă asupra cosmosului

Universul găurilor negre ne oferă o viziune diferită asupra locului nostru în cosmos. În acest context, întregul nostru univers observabil se află în interiorul unei găuri negre formate într-un univers "părinte" mai mare.

Nu suntem centrul absolut, așa cum nici Pământul nu era centrul universului în viziunea geocentrică combătută de Galileo. Nu asistăm la creația a tot din nimic, ci la continuarea unui ciclu cosmic profund – guvernat de gravitație, mecanica cuantică și conexiunile lor fundamentale.