BUCHI NERI E MULTIVERSO

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Bolle di vuoto quantistico possono emergere per nucleazione ed espandersi durante l’epoca inflazionaria nell’universo primordiale. Dopo che l’inflazione finisce, le bolle dissipano rapidamente la loro energia cinetica; raggiungono uno stato di riposo rispetto al flusso di Hubble e alla fine formano buchi neri. Il destino della bolla stessa dipende dalla massa del buco nero risultante. Se la massa è minore di un certo valore critico, la bolla collassa ad una singolarità. Altrimenti, le bolle inflazionano al loro interno, formando un universo bambino (Baby Universe), che è collegato alla regione della metrica cosmologica di Friedmann-Robertson-Walker (FRW) ad esso esterna da un tunnel.

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Un simile meccanismo di formazione di buchi neri opera lungo strutture topologiche chiamate le pareti di dominio (o pareti di Bloch) sferiche nucleatesi durante l’inflazione. A titolo di esempio illustrativo, in un lavoro teorico di Jaume Garriga, Alexander Vilenkin e Jun Zhang, del Departament de Fisica Fonamental i Institut de Ciencies del Cosmos, Universitat de Barcelona e dell’Institute of Cosmology, Tufts University, a Medford (MA, USA) sul Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP) [1] si è studiato lo spettro di massa di un buco nero nello scenario di una parete di dominio, assumendo che le pareti dei domini interagiscono con la materia solo gravitazionalmente. I risultati di [1] indicano che, a seconda dei parametri del modello, buchi neri prodotti in questo scenario possono avere notevoli effetti astrofisici e possono anche servire come materia oscura o come siti per la formazione di altri buchi neri. Il meccanismo di formazione di un buco nero descritto in questo paper è molto generico e ha importanti implicazioni per la struttura globale dell’universo. Gli universi bambino (Baby Universes) all’interno dei buchi neri super-critici inflazionano in eterno e la nucleazione di bolle avviene in tutti i vuoti quantistici consentiti dalla fisica delle particelle sottostante. Il multiverso risultante ha una struttura spazio-tempo estremamente non banale, con una moltitudine di regioni che inflazionano eternamente collegate da tunnel spaziali. Se si scopre una popolazione di buchi neri con lo spettro di massa previsto in [1], questa potrebbe essere considerata come prova di inflazione cosmologica eterna e dell’esistenza di un multiverso.

Bibliografia.

[1] Jaume Garriga, Alexander Vilenkin e Jun Zhang, JCAP 02 (2016) 064 .

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