Ecco le strutture dell’universo primordiale

Tre astrofisici delle università di Göttingen e Auckland, in Nuova Zelanda, sono riusciti a ricreare le primissime strutture dell’universo primordiale, attraverso una simulazione computerizzata.

In questo modo hanno scoperto che già durante il primo trilionesimo di secondo, avvenuto subito dopo il Big Bang, si potrebbe essere creata una complessa rete di strutture. Questa condizione avrebbe generato un rumore di fondo di onde gravitazionali. I dettagli della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Physical Review D.

Le strutture dell’universo primordiale

I risultati ottenuti dalla simulazione hanno messo in evidenza la formazione di strutture minuscole, ed estremamente dense, immediatamente dopo la fase di inflazione dell’universo primordiale.

I primi istanti dell’universo primordiale non possono essere osservati in maniera diretta, poiché la “prima luce” è stata emessa 380mila anni dopo il Big Bang. Nonostante ciò, i fisici delle università di Göttingen e Auckland, in Nuova Zelanda, sono riusciti, grazie alla simulazione, a ricostruirli. In questo modo hanno scoperto che nel primo trilionesimo di secondo, subito dopo il Big Bang, si potrebbe essere formata una complessa rete di strutture.

La ricerca delle strutture dell’universo primordiale

I ricercatori hanno osservato che il comportamento assunto da queste formazioni, simula molto la distribuzione delle galassie nell’universo attuale. Nonostante ciò, diversamente da oggi, queste strutture primordiali sono microscopicamente piccole. Infatti, presentano dei “grumi” con delle masse di pochi grammi e si adattano a volumi molto più piccoli delle particelle elementari.

I ricercatori sono riusciti ad individuare lo sviluppo di regioni di maggiore densità, tenute insieme grazie alla loro stessa gravità. Jens Niemeyer, a capo del Gruppo di cosmologia e astrofisica presso l’Università di Göttingen, ha affermato che: “Lo spazio fisico rappresentato dalla nostra simulazione, entrerebbe all’interno di un singolo protone un milione di volte”.

I ricercatori hanno inoltre evidenziato che queste regioni riescono a raggiungere delle masse fino a 20 chili e dei raggi dell’ordine di 10-20 metri, in un periodo riconducibile a più o meno 10-24 secondi dopo il Big Bang.

I ricercatori spiegano che quella ricreata è probabilmente la più grande simulazione della più piccola area dell’universo che sia stata mai effettuata fin’ora. Questo tipo di simulazioni permette di riuscire a fare delle previsioni più precise, delle proprietà di questi grumi, partendo dagli inizi dell’universo.

Le tracce di questa fase iniziale dell’universo, nonostante le strutture simulate al computer avrebbero una vita piuttosto breve, poiché alla fine “vaporizzerebbero” in particelle elementari standard, potrebbero essere rilevabili in esperimenti futuri.

Benedikt Eggemeier, uno studente di dottorato nel gruppo di Niemeyer e primo autore dello studio, ha spiegato che: “La formazione di tali strutture, così come i loro movimenti e le interazioni, devono aver generato un rumore di fondo di onde gravitazionali”.

Benedikt Eggemeier, continua affermando che: “Con l’aiuto delle nostre simulazioni, possiamo calcolare la forza di questo segnale di onde gravitazionali, che potrebbe essere misurabile in futuro”.

Conclusioni

Se queste strutture ricreate subissero un collasso incontrollato, in maniera ragionevole, si potrebbe pensare che potrebbero arrivare a creare dei minuscoli buchi neri. Se questa ipotesi si avverasse ci potrebbero riscontrare conseguenze osservabili oggi, o magari diventerebbero parte della misteriosa materia oscura nell’universo.

Richard Easther dell’Università di Auckland, conclude affermando che: “Del resto, se le simulazioni prevedessero la formazione di buchi neri che noi non vediamo, allora avremmo trovato un nuovo modo per testare i modelli dell’universo primordiale”.

Fonte:

Per saperne di più:

Leggi l’articolo su Physical Review D “Formation of inflation halos after inflation” di Benedikt Eggemeier, Jens C. Niemeyer, and Richard Easther