A tanulmány a világegyetem keletkezésének hagyományos, Nagy Bumm (Big Bang) elméletét kérdőjelezi meg, és helyette egy elképesztően merész, mégis fizikailag megalapozott alternatívát kínál: a világegyetemünk valójában egy korábbi világ összeomlásából, egy fekete lyuk belsejéből született.

A kutatásról a The Conversation is beszámolt, és kiemeli, hogy az új modell szakít azzal az elképzeléssel, miszerint a tér és idő kezdete egy végtelen sűrűségű és hőmérsékletű szingularitásból indult volna. Ehelyett a tudósok egy olyan forgatókönyvet vázolnak fel, amiben a világegyetem egy hatalmas gravitációs összeomlás következményeként egy fekete lyukba „esett”, majd kvantummechanikai hatások révén visszapattant – ezt nevezik kozmikus „visszapattanásnak.”

A visszapattanás lehetőségét – sőt, bizonyos körülmények között elkerülhetetlenségét – a kutatók a kvantumkizárási elvre (Pauli-elvre) alapozzák. Ez az elv kimondja, hogy azonos típusú részecskék, például fermionok, nem lehetnek egyszerre ugyanabban a kvantumállapotban. Ahogy az összeomlás során az anyag egyre kisebb térfogatba próbál sűrűsödni, a kvantumtörvények ezt korlátozzák, így egy ponton megállítják a folyamatot, és elindítanak egy ellentétes irányú, gyors tágulást.

A visszapattanás hatása

„A visszapattanás nemcsak hogy lehetséges, hanem elkerülhetetlen a megfelelő feltételek mellett” – hangsúlyozza a kutatócsoport a tanulmányban. A modell matematikai leírása szerint a folyamat egy adott tömegű gömbszimmetrikus régió összeomlásával indul, mely egy ívelt téridő-régióban zajlik. A benne lévő anyag kezdetben nyomás nélküli „kozmikus por”, ami idővel egy stabil energiasűrűség felé fejlődik. Ez végül egy kritikus sugárnál visszapattanást idéz elő.

A visszapattanás után a modell szerint a világegyetem gyors tágulásnak indul, ahol a nyomás az energiasűrűség függvényében viselkedik – hasonló módon, ahogy a standard kozmológia leírja az inflációs szakaszt vagy a sötét energiát. A modell egy enyhe, de mérhető pozitív térgörbületet is jósol. Ez a jövőbeli űrmissziók, például az ESA Euclid projekt mérései révén tesztelhető lesz – írja a Neowin.

A modell szerint a visszapattanás egy olyan térségen belül történik meg, ami megfelel a gravitációs sugárnak, és úgy viselkedik, mint egy belső kozmológiai állandó. Kívülről ugyanakkor az egész továbbra is egy hagyományos Schwarzschild-féle fekete lyukként jelenik meg. A kutatók arra is rámutatnak, hogy más jövőbeli programok – például az Arrakihs misszió – olyan halvány struktúrákat is képesek lehetnek kimutatni, mint például csillaghalók vagy törpegalaxisok, amik az ősi, a visszapattanást túlélt kompakt objektumokhoz kapcsolódhatnak.

Ahogy a The Conversation megfogalmazza: „Nem egy mindent semmiből létrehozó kezdet tanúi vagyunk, hanem egy kozmikus ciklus folytatódásának.” Ez a szemlélet nemcsak hogy új fényben tünteti fel a világegyetem keletkezését, hanem filozófiai szinten is új kérdéseket vet fel az idő természetéről, az univerzum múltjáról és jövőjéről, valamint a ciklikus világegyetem lehetőségéről.