La cosmologia sta vivendo una fase di svolta: per esplorare i misteri più profondi dell’universo, come ciò che accadde prima del Big Bang o l’eventuale esistenza di universi paralleli, la matematica da sola non basta più. Un team internazionale guidato da Eugene Lim del King’s College London propone di affidarsi alla relatività numerica, un approccio basato su simulazioni al computer che consente di superare i limiti delle equazioni di Einstein in condizioni estreme.
Oltre il lampione della matematica
Le equazioni relativistiche descrivono bene la gravità nell’universo osservabile, ma collassano quando ci si spinge vicino a singolarità di densità e temperatura infinite. È qui che la relatività numerica, già utilizzata per prevedere le onde gravitazionali da collisioni di buchi neri, apre nuove possibilità. Lim usa una metafora efficace: "È come cercare sotto un lampione. Le equazioni illuminano una zona, ma il resto resta nel buio. Le simulazioni ci permettono di andare oltre".
Uno degli obiettivi principali è lo studio dell’inflazione cosmica, la rapidissima espansione che avrebbe uniformato l’universo primordiale. Finora i cosmologi sono rimasti intrappolati in un paradosso: per descriverla devono assumere che l’universo fosse già isotropo e omogeneo, esattamente ciò che l’inflazione dovrebbe generare. Le simulazioni potrebbero finalmente testare scenari iniziali differenti e verificare ipotesi più radicali, comprese quelle legate alla teoria delle stringhe.
Multiverso e rimbalzi cosmici
Le applicazioni vanno oltre. La relatività numerica potrebbe mostrare quali onde gravitazionali siano prodotte dalle ipotetiche stringhe cosmiche o rivelare tracce di collisioni con universi vicini: i cosiddetti “lividi” nel fondo cosmico a microonde. Ma lo scenario più affascinante riguarda un universo ciclico, capace di rimbalzare attraverso fasi di contrazione ed espansione: se prima del Big Bang ce ne fosse stato un altro, questo metodo potrebbe offrirne le prime prove indirette.
Le simulazioni richiedono la potenza dei supercomputer, ma i progressi tecnologici stanno accelerando la ricerca. L’obiettivo, spiegano i ricercatori di King’s College, Queen Mary University e Oxford, è unire due comunità spesso distanti: quella dei relativisti numerici e quella dei cosmologi teorici. "Se riusciremo a creare questa sinergia", conclude Lim, "potremo affrontare domande che per decenni sono rimaste irrisolvibili".
