L'idea che il nostro universo possa essere solo una fase di una storia cosmica più lunga è una proposta teorica del fisico britannico Roger Penrose, premio Nobel per la Fisica nel 2020. Si chiama Cosmologia Ciclica Conforme (Conformal Cyclic Cosmology, CCC) e immagina una sequenza di universi, detti "eoni", in cui il futuro remotissimo di uno diventa il Big Bang del successivo.
Nella cosmologia standard, il Big Bang segna l'inizio dell'universo osservabile: uno stato estremamente caldo e denso da cui si sono formate le strutture che conosciamo. Secondo la CCC, invece, il nostro Big Bang non sarebbe necessariamente un inizio assoluto, ma il punto di raccordo con un eone precedente.
Ogni eone inizierebbe con un Big Bang, si espanderebbe per tempi immensi e tenderebbe verso un futuro molto freddo, vuoto e dominato dalla radiazione. Penrose propone che il futuro lontanissimo di un eone possa essere collegato matematicamente al Big Bang del successivo tramite una trasformazione conforme: un cambio di scala dello spazio-tempo che conserva la struttura causale, ma non le distanze ordinarie.
Il ruolo della radiazione
Il punto tecnico centrale della teoria riguarda le particelle prive di massa, come i fotoni. Le trasformazioni conformi funzionano bene per la fisica della radiazione; per questo la CCC richiede che, nell'estremo futuro di un eone, la materia dotata di massa non sia più rilevante.
Secondo il modello, le stelle si spegnerebbero e i buchi neri potrebbero perdere lentamente massa attraverso la radiazione di Hawking, fino a evaporare. È importante precisare, però, che l'evaporazione di un buco nero astrofisico non è mai stata osservata direttamente: la radiazione di Hawking è una previsione teorica, non un fenomeno finora rilevato in un buco nero reale.
Non si tratta di un universo che si contrae e poi esplode di nuovo. Nella CCC non esiste un "big crunch": il passaggio tra eoni avverrebbe perché, in un futuro estremamente diluito e dominato dalla radiazione, la scala fisica perderebbe importanza e il futuro di un eone potrebbe essere riscalato fino a diventare l'inizio caldo e denso del successivo.
Le presunte tracce nella radiazione cosmica
Penrose e alcuni collaboratori hanno proposto un possibile test osservativo: cercare nella radiazione cosmica di fondo (CMB), la luce antichissima pervenutaci dall'universo primordiale, eventuali "punti di Hawking". Secondo la loro ipotesi, sarebbero impronte lasciate dall'evaporazione di buchi neri supermassicci appartenenti a un eone precedente.
In uno studio pubblicato nel 2020, Daniel An, Krzysztof Meissner, Paweł Nurowski e Roger Penrose hanno segnalato alcune anomalie circolari e più calde del normale nei dati dei satelliti Planck e WMAP, interpretandole come possibili punti di Hawking.
Questa interpretazione, tuttavia, è controversa. Altre analisi hanno sostenuto che fenomeni simili possono comparire anche in simulazioni di cieli casuali e che la significatività statistica delle anomalie non è sufficiente a dimostrare l'esistenza di un universo precedente. Le presunte tracce restano quindi un'ipotesi di ricerca, non una prova accettata dalla comunità scientifica.
Il Nobel non riguarda la CCC
È essenziale non confondere i due risultati. Penrose ha ricevuto metà del Premio Nobel per la Fisica 2020 per aver dimostrato che la formazione dei buchi neri è una previsione robusta della relatività generale di Einstein, non per la Cosmologia Ciclica Conforme.
Il suo lavoro del 1965 introdusse il concetto di "superficie intrappolata" e mostrò che, entro la relatività generale e con condizioni fisiche ragionevoli, il collasso gravitazionale porta alla formazione di una singolarità. È questo risultato, ampiamente riconosciuto, ad avere un posto solido nella fisica moderna.
Una difficoltà teorica: l'informazione
La CCC solleva anche una questione aperta: se un buco nero evapora, che cosa accade all'informazione contenuta al suo interno? È il cosiddetto paradosso dell'informazione, uno dei problemi più discussi all'incrocio tra relatività generale e meccanica quantistica.
Esistono diverse proposte teoriche per conciliare l'evaporazione dei buchi neri con la conservazione dell'informazione quantistica, tra cui approcci legati alla complementarità, alla olografia e alle superfici quantistiche estremali. Tuttavia, non esiste ancora una soluzione osservativamente confermata e universalmente accettata.
Cosa sappiamo davvero
Per ora, la scienza non dispone di una risposta certa su ciò che possa esserci stato prima del Big Bang. La Cosmologia Ciclica Conforme di Penrose è un modello affascinante e matematicamente elaborato, ma le sue previsioni osservative — inclusi i presunti punti di Hawking — non hanno ricevuto conferme indipendenti robuste.
La radiazione di Hawking, inoltre, resta una previsione teorica non ancora osservata direttamente per i buchi neri astrofisici. L'ipotesi degli eoni va quindi presentata come una possibilità da verificare, non come una scoperta stabilita.
