New results concerning the curvature of the Universe

Per quasi un secolo, i cosmologi si sono posti una domanda singola e apparentemente semplice: qual è la forma dell'universo? La risposta dipende da quanta materia ed energia esiste nel vuoto cosmico. Se la densità è quella giusta, lo spazio è piatto, come un foglio di carta infinito dove le linee parallele non si incontrano mai e gli angoli di un enorme triangolo sommano sempre esattamente a centottanta gradi. Se c'è troppa poca materia, lo spazio si curva verso l'esterno come una sella, e quegli angoli sommano a meno di centottanta gradi. Se ce n'è troppa, lo spazio si curva verso l'interno come la superficie di una sfera, dove le linee parallele finiscono per incrociarsi e gli angoli del triangolo superano i centottanta gradi. Questa geometria detta il destino ultimo di tutto ciò che vediamo. Un universo piatto o aperto continuerebbe ad espandersi per sempre, mentre uno chiuso e sferico potrebbe alla fine smettere di espandersi e collassare su se stesso. Per decenni, le misurazioni hanno suggerito che l'universo fosse piatto, ma nuovi dati e una nuova teoria radicale stanno costringendo gli scienziati a riconsiderare se viviamo effettivamente in una sfera finita e chiusa.

Un team di ricercatori ha raccolto nuove prove per sostenere che l'universo sia effettivamente chiuso, possedendo una curvatura positiva simile alla superficie di una sfera. Il loro lavoro inizia osservando le mappe più precise di cui disponiamo del cosmo, create dal satellite Planck. Mentre interpretazioni precedenti di questi dati indicavano verso un universo piatto, gli autori evidenziano che, quando certe misurazioni complesse vengono regolate, i risultati cambiano. I dati del satellite mostrano ora una leggera ma significativa preferenza per un universo chiuso, con un parametro di curvatura che è positivo piuttosto che zero. Questo indizio sperimentale è supportato da una serie di argomentazioni teoriche che suggeriscono che un universo piatto o aperto non possa esistere senza violare le leggi fondamentali della fisica. Nello specifico, i ricercatori sottolineano che un universo che sia piatto o aperto non può essere sia fluido che completo senza violare una regola su come l'energia si comporta lungo il percorso della luce. Solo un universo chiuso soddisfa questi rigorosi requisiti matematici, permettendo un cosmo che sia privo dei punti infiniti dove la fisica solitamente fallisce.

Il documento introduce un nuovo quadro teorico chiamato paradigma dell'anello per spiegare perché questa forma chiusa sia necessaria. In questa visione, la gravità non è una forza standard, ma un'interazione trasportata da minuscoli anelli monodimensionali che permeano tutto lo spazio. Questi anelli agiscono come i blocchi fondamentali dell'universo, vibrando per creare ciò che percepiamo come gravità. Poiché questi anelli hanno una velocità massima con cui possono formarsi e viaggiare, l'universo non può essere infinitamente grande. Se lo spazio fosse infinito, la velocità richiesta affinché questi anelli colleghino punti distanti dovrebbe essere infinita, il che è impossibile. Inveve, l'universo deve avere un diametro finito, seppur unimaginabilmente vasto. La teoria suggerisce anche che l'universo possa essere ciclico, espandendosi e contraendosi nell'arco di trilioni di anni, un processo che si inserisce perfettamente all'interno dei vincoli di una forma sferica e chiusa.

Oltre alla forma del cosmo, questa nuova teoria offre soluzioni ad alcuni dei più profondi enigmi della fisica. I ricercatori propongono che gli anelli gravitazionali risolvano il mistero dei buchi neri permettendo alle informazioni di sfuggire, evitando il paradosso per cui i dati sembrano svanire per sempre. Suggeriscono inoltre che il comportamento strano delle particelle quantistiche, che spesso sembra casuale, sia in realtà determinato dai percorsi tracciati da questi anelli. In questo quadro, l'universo si comporta in modo classico ai suoi livelli più elevati, con la casualità della meccanica quantistica che emerge dalla struttura sottostante di questi anelli. La teoria propone persino che il tempo stesso possa invertire la direzione se l'universo dovesse smettere di espandersi e iniziare a contrarsi, collegando il flusso del tempo direttamente alla geometria dello spazio.

Sebbene l'idea di un universo chiuso metta in discussione la lunga convinzione che lo spazio sia piatto, gli autori sottolineano che questa conclusione non è ancora una prova definitiva. L'evidenza deriva da una combinazione del riesame dei dati satellitari e dall'applicazione di una nuova, non ancora testata teoria della gravità quantistica. I modelli matematici suggeriscono che un universo chiuso sia l'unica opzione che evita le singolarità e soddisfa le leggi dell'energia, ma la teoria si basa su concetti che non sono ancora stati osservati direttamente. La velocità con cui questi anelli gravitazionali viaggiano è così alta da essere oltre la portata di qualsiasi strumento attuale o pianificato, rendendo impossibile la misurazione diretta per ora. Tuttavia, la coerenza della teoria con i dati esistenti e la sua capacità di risolvere molteplici problemi contemporaneamente la rendono una possibilità affascinante. L'universo potrebbe essere una sfera finita, un vasto ciclo chiuso, dove la geometria dello spazio detta il destino di tutta la materia e l'energia al suo interno.