Un gruppo di fisici guidati da esperti dell’Università di Padova e in collaborazione con colleghi spagnoli e pisani ha presentato uno studio che ridefinisce l’origine e lo sviluppo dell’Universo primordiale. Il lavoro, pubblicato su Physical Review Research Letters, introduce un modello che si basa sulle onde gravitazionali quantistiche e elimina la necessità di parametri regolabili, offrendo così previsioni più compatte e controllabili riguardo alla formazione delle strutture cosmiche.
Il paradigma dell’inflazione e i limiti della flessibilità nei modelli cosmologici
Da decenni la comunità scientifica accetta il modello dell’inflazione per spiegare i primi istanti dopo il Big Bang. Questo quadro ipotizza un’espansione estremamente rapida, capace di livellare l’Universo e fornire le condizioni per la nascita di galassie e ammassi. Spiega anche l’omogeneità e isotropia osservate su larga scala, assieme alla presenza di regioni più dense.
Tuttavia, il limite principale del modello inflazionario risiede nell’elevato numero di parametri “liberi” che deve definire. Questi valori possono essere modificati senza un vincolo rigido, risultando in una capacità di adattamento quasi illimitata alle osservazioni. Questo approccio rischia di ridurre la forza predittiva perché difficilmente distingue se il modello descrive realmente i fenomeni o si limita a riproporre dati noti; rischia cioè di diventare poco falsificabile.
Un universo primordiale governato da una sola scala energetica e dallo spazio-tempo di de Sitter
Il nuovo modello concepisce l’universo iniziale senza dover ricorrere a parametri regolabili, ma partendo da una singola scala di energia fondamentale. L’inflazione è sostituita da un’idea centrata sullo spazio-tempo di de Sitter, una geometria caratterizzata dalla dominanza dell’energia del vuoto e da un’espansione accelerata uniforme in ogni punto. A livello intuitivo, si può immaginare come un palloncino che si gonfia più velocemente nel tempo in tutte le sue parti, definendo le condizioni iniziali per la formazione di strutture complesse.
Lo spazio-tempo non è quieto ma sottoposto a fluttuazioni quantistiche naturali. Queste si manifestano come onde gravitazionali quantistiche, chiamate gravitoni, piccole oscillazioni quantistiche che innescano le variazioni di densità iniziali. Queste variazioni costituiscono i semi per la formazione di stelle, galassie e pianeti, senza bisogno di inserire elementi esterni o ipotetici complessi.
Evoluzione non lineare delle increspature gravitazionali e testabilità sperimentale
Le onde gravitazionali primordiali non si sviluppano in maniera semplice o lineare ma seguono dinamiche complesse e interattive, che favoriscono la crescita di disomogeneità e strutture nello spazio. Questo comportamento non lineare produce effetti osservabili che possono essere verificati attraverso dati sperimentali ricavati da rilevatori terrestri e da osservazioni spaziali, come quelli sui segnali cosmici dell’antenna LISA o le misure della radiazione di fondo.
Il modello produce previsioni precise sull’ampiezza e la distribuzione statistica delle onde gravitazionali originarie, elementi fondamentali per confrontare la teoria con la realtà. I ricercatori sottolineano che non servono ipotesi o ingredienti aggiuntivi per interpretare i fenomeni cosmici, ma solo un’attenta comprensione della gravità associata agli effetti quantistici.
Questo approccio compatto potrebbe superare limiti storici delle teorie inflazionarie e aprire nuove strade nello studio delle origini dell’Universo tramite segnali ancora da rilevare.
Ultimo aggiornamento il 22 Luglio 2025 da Serena Fontana
