Ar putea fi momentul să spunem „la revedere” teoriei Big Bangului. O echipă de cosmologi speculează că Universul s-a format din resturile ejectate atunci când o stea 4-dimensională s-a prăbuşit într-o gaură neagră. Acest nou scenariu postulat de cercetători ar explica de ce cosmosul pare să fie atât de uniform în toate direcţiile.
Modelul standard Big Bang afirmă că Universul a explodat dintr-un punct infinit de dens, cunoscut sub numele de singularitate. Totuşi, nimeni nu ştie ce ar fi provocat această explozie: legile cunoscute ale fizicii nu ne pot spune ce s-a întâmplat în acel moment. „Din punctul de vedere al cunoştinţelor actuale din fizică, puteau să zboare şi dragoni din singularitate”, comentează Niayesh Afshordi, astrofizician la Perimeter Institute for Theoretical Physics din Waterloo, Canada.
În modelul actual este greu de explicat cum un Big Bang violent a reuşit să lase în urma sa un Univers care are o temperatură aproape totalmente uniformă, pentru că nu pare să fi trecut suficient timp de la „naşterea cosmosului” pentru a putea atinge un punct de echilibru al temperaturii.
Pentru majoritatea cosmologilor, cea mai plauzibilă explicaţie pentru această uniformitate ar fi aceea că, după începutul timpului, o formă necunoscută de energie a făcut Universul tânăr să se „umfle” cu o viteză mai mare decât viteza luminii. În acest mod, o bucată mică cu aproximativ aceeaşi temperatură s-ar fi întins, devenind cosmosul vast pe care îl vedem astăzi. Totuşi, Ashfordi subliniază că „Big Bang-ul a fost atât de haotic încât nu este clar unde ar fi putut fi întâlnită o bucată mică şi omogenă care să permită debutul procesului inflaţiei”.
Într-o nouă cercetare publicată pe arXiv, Ashfordi şi colegii săi studiază o propunere făcută în 2000 de o echipă în care se găsea şi Gia Dvali, un fizician ce lucrează astăzi la Universitatea Ludwig Maximilians din Munchen, Germania. În propunerea din 2000, Universul nostru tridimensional (3D) este o membrană care pluteşte printr-un „univers vrac” care are patru dimensiuni spaţiale.
Cercetătorii conduşi de Ashfordi au realizat că, în cazul în care universul vrac ar conţine propriile sale stele 4D (patru-dimensionale), unele ar putea colapsa, formând găuri negre 4D la fel ca stelele masive din Universul nostru: explodând ca supernove, aruncând cu forţă straturile exterioare, iar straturile interioare colapsând într-o gaură neagră.
În Universul nostru, o gaură neagră este mărginită de o suprafaţă sferică numită „orizont de evenimente”. Dacă în spaţiul obişnuit tridimensional este nevoie de un obiect bi-dimensional (o suprafaţă) pentru a crea o „graniţă” în gaura neagră, în „universul vrac” orizontul de evenimente al unei găuri negre 4D ar fi un obiect 3D – o formă ce poartă numele de hipersferă. Când cercetătorii conduşi de Ashfordi au modelat moartea unei stele 4D, ei au descoperit că materialul ejectat ar forma o membrană 3D care înconjoară orizontul de evenimente 3D şi care se extinde încet.
Autorii postulează că universul 3D în care trăim ar putea fi exact o astfel de membrană — şi că noi detectăm dezvoltarea membranei ca fiind expansiunea cosmică. „Astronomii au măsurat acea expansiune şi au extrapolat din ea că Universul a început cu un Big Bang — dar asta e doar un miraj”, afirmă Afshordi.
Modelul conceput de Afshordi explică în mod natural uniformitatea Universului nostru. Deoarece universul vrac 4D ar fi putut avea în trecut o perioadă infinită de timp, ar fi fost suficient timp ca diferite părţi ale universului 4D să atingă un punct de echilibru, acesta fiind moştenit de universul nostru 3D.
Modelul lui Afshordi are şi nişte probleme, totuşi. La începutul acestui an, observatorul spaţial Planck a dat publicităţii date care cartografiau micile fluctuaţii de temperatură în radiaţia cosmică de fond — radiaţia străveche care poartă amprentele primelor momente ale Universului. Fluctuaţiile confirmau predicţiile modelului Big Bang clasic şi ale teoriei inflaţiei, însă modelul propus de Afshordi deviază de la observaţiile făcute de Planck cu aproximativ 4%. Sperând să rezolve discrepanţele, Afshordi afirmă că lucrează la rafinarea modelului.
În ciuda acestei nepotriviri, Dvali laudă modul ingenios în care cercetătorii au reuşit să renunţe la modelul Big Bang. „Singularitatea este problema fundamentală a cosmologiei, iar aceşti cercetători rescriu istoria astfel încât singularitatea să nu existe”, spune fizicianul. Deşi rezultatele observatorului Planck „demonstrează că teoria inflaţiei este corectă”, ele nu oferă un răspuns la întrebarea „cum a avut loc inflaţia”, spune Dvali. Acest studiu ar putea ajuta la demonstrarea faptului că inflaţia a fost activată de mişcarea Universului printr-o altă realitate, cu mai multe dimensiuni, concluzionează Dvali.