Não entre em pânico, mas nosso planeta está condenado. Vai demorar um pouco. Aproximadamente 6 bilhões de anos a partir de agora, a Terra provavelmente será vaporizada quando o Sol moribundo se expandir em uma gigante vermelha e engolfar nosso planeta.
Mas a Terra é apenas um planeta no sistema solar, o Sol é apenas uma das centenas de bilhões de estrelas na galáxia, e existem centenas de bilhões de galáxias no universo observável. O que está reservado para tudo isso? Como o universo termina?
A ciência está muito menos decidida sobre como isso vai acontecer. Não temos nem certeza se o universo chegará a uma empresa, final definido, ou apenas diminuindo lentamente. Nosso melhor entendimento da física sugere que existem várias opções para o apocalipse universal. Também oferece algumas dicas sobre como podemos, apenas talvez, sobreviver a isso.
Nossa primeira pista para o fim do universo vem da termodinâmica, o estudo do calor. A termodinâmica é o pregador da física de rua com olhos arregalados, carregando um cartaz de papelão com um aviso simples: “A MORTE DE CALOR ESTÁ VINDO”.
A morte de calor é muito pior do que queimar até ficar crocante
Apesar do nome, a morte térmica do universo não é “um inferno de fogo. Em vez disso, é o morte de todas as diferenças de calor.
Isso pode não parecer assustador, mas a morte por calor é muito pior do que ser queimado. Isso porque quase tudo na vida cotidiana requer algum tipo de diferença de temperatura, direta ou indiretamente.
Por exemplo, seu carro funciona porque é mais quente dentro do motor do que fora. Seu computador funciona com eletricidade da usina local, que provavelmente funciona aquecendo água e usando-a para alimentar uma turbina. E você se alimenta de comida, que existe graças à enorme diferença de temperatura entre o Sol e o resto do universo.
No entanto, quando o universo atingir a morte por calor, tudo em todos os lugares terá a mesma temperatura. Isso significa que nada de interessante acontecerá novamente.
A morte por calor parecia a única maneira possível de o universo acabar
Cada estrela morrerá, quase toda a matéria se decomporá e, eventualmente, tudo o que restará será uma sopa esparsa de partículas e radiação. Até mesmo a energia daquela sopa será exaurida com o tempo pela expansão do universo, deixando tudo apenas uma fração de grau acima do zero absoluto.
Neste “Grande Congelamento”, o universo termina uniformemente frio, morto e vazio.
Após o desenvolvimento da termodinâmica no início de 1800, a morte por calor parecia a única maneira possível de o universo terminar. Mas, há 100 anos, a teoria da relatividade geral de Albert Einstein sugeriu que o universo teve um destino muito mais dramático.
A relatividade geral diz que a matéria e a energia distorcem o espaço e o tempo. Esta relação entre espaço-tempo e matéria-energia (coisas) – entre o palco e os atores nele – se estende a todo o universo. As coisas no universo, de acordo com Einstein, determinam o destino final do próprio universo.
O universo começou como algo incrivelmente pequeno e depois se expandiu incrivelmente rápido
A teoria previa que o universo como um todo deve estar se expandindo ou se contraindo. Não poderia permanecer do mesmo tamanho. Einstein percebeu isso em 1917 e estava tão relutante em acreditar que falsificou sua própria teoria.
Então, em 1929, o astrônomo americano Edwin Hubble encontrou evidências concretas de que o universo estava se expandindo. Einstein mudou de ideia, chamando sua insistência anterior em uma estática universo o “maior erro” de sua carreira.
Se o universo está se expandindo, ele já deve ter sido muito menor do que é agora. Essa constatação levou à teoria do Big Bang: a ideia de que o universo começou como algo incrivelmente pequeno e depois se expandiu incrivelmente rápido. Podemos ver o “resplendor” do Big Bang ainda hoje, na radiação cósmica de fundo em micro-ondas – um fluxo constante de ondas de rádio, vindo de todas as direções do céu.
O destino do universo, então , depende de uma questão muito simples: o universo continuará a se expandir e com que rapidez?
Se houver muita coisa, a expansão do o universo ficará lento e parará
Para um universo contendo “coisas” normais, como matéria e luz, a resposta a esta pergunta depende de quantas coisas existe. Mais coisas significam mais gravidade, o que puxa tudo de volta e retarda a expansão.
Enquanto a quantidade de coisas não ultrapassar um limite crítico, o universo continuará a se expandir para sempre, e eventualmente sofrerá morte por calor, congelando.
Mas se houver muita coisa, a expansão do universo diminuirá e parará. Então o universo começará a se contrair. Um universo em contração encolherá cada vez mais, ficando mais quente e mais denso, eventualmente terminando em um inferno fabulosamente compacto, uma espécie de Big Bang reverso conhecido como Big Crunch.
Durante a maior parte do século 20, os astrofísicos não tinham certeza de qual desses cenários funcionaria. Seria o Big Freeze ou o Big Crunch? Gelo ou fogo?
A energia escura separa o universo
Eles tentaram para realizar um censo cósmico, somando quanta coisa existe em nosso universo. Descobrimos que “estamos estranhamente perto do limite crítico, deixando nosso destino incerto.
Tudo mudou no final do século 20. Em 1998, duas equipes concorrentes de astrofísicos fizeram um anúncio surpreendente: a expansão do universo está se acelerando.
A matéria e a energia normais não podem fazer o universo se comportar dessa maneira. Esta foi a primeira evidência de um tipo fundamentalmente novo de energia, apelidado de “energia escura”, que não se comportava como qualquer outra coisa no cosmos.
A energia escura separa o universo. Nós ainda não entendo o que é, mas cerca de 70% da energia no universo é energia escura, e esse número está crescendo a cada dia.
A existência de energia escura significa que a quantidade de coisas no universo não ” para determinar seu destino final.
Em vez disso, a energia escura controla o cosmos, acelerando a expansão do universo para sempre. Isso torna o Big Crunch muito menos provável.
Mas isso não significa que o Big Freeze seja inevitável. Existem outras possibilidades.
Uma delas originou-se, não no estudo do cosmos, mas no mundo das partículas subatômicas. Este é talvez o destino mais estranho do universo. Parece algo saído da ficção científica e, de certa forma, é.
No clássico romance de ficção científica de Kurt Vonnegut, Cat “s Cradle, ice-nine é uma nova forma de gelo de água com uma propriedade notável: congela a 46 ° C, não a 0 ° C. Quando um cristal de gelo-nove é jogado em um copo de água, toda a água ao redor imediatamente segue o padrão do cristal, uma vez que tem menos energia do que a água líquida.
Não há nenhum lugar para o gelo começar a se formar
Os novos cristais de gelo-nove fazem a mesma coisa com a água ao redor deles , e em um piscar de olhos, a reação em cadeia transforma toda a água no vidro – ou (alerta de spoiler!) todos os oceanos da Terra – em gelo sólido-nove.
A mesma coisa pode acontecem na vida real com gelo normal e água normal. Se você colocar água muito pura em um vidro muito limpo e resfriá-lo logo abaixo de 0 ° C, a água ficará super-resfriada: ela permanece líquida abaixo de seu ponto de congelamento natural. Não há impurezas na água e nem manchas ásperas no vidro, então não há lugar para o gelo começar a se formar. Mas se você colocar um cristal de gelo no copo, a água congelará rapidamente, assim como o gelo-nove .
Gelo-nove e água super-resfriada podem não parecer relevantes para o destino do universo. Mas algo semelhante pode acontecer com o próprio espaço.
A física quântica determina que mesmo em um ambiente totalmente vazio vácuo, há uma pequena quantidade de energia. Mas também pode haver algum outro tipo de vácuo, que retém menos energia.
O novo vácuo irá ” converta “o antigo vácuo em torno dele
Se isso for verdade, então o universo inteiro é como um copo de água super-resfriada. Vai durar apenas até que apareça uma “bolha” de vácuo de baixa energia.
Felizmente, não existem essas bolhas que conhecemos. Infelizmente, a física quântica também determina que, se um vácuo de baixa energia o vácuo é possível, então uma bolha desse vácuo inevitavelmente surgirá em algum lugar do universo.
Quando isso acontecer, assim como o gelo-nove, o novo vácuo “converterá” o antigo vácuo ao seu redor. A bolha se expandiria quase à velocidade da luz, então nunca a veríamos chegando.
Dentro da bolha, as coisas seriam radicalmente diferentes e não terrivelmente hospitaleiras.
Humanos, planetas e até as próprias estrelas seriam destruídos
As propriedades de partículas fundamentais como elétrons e quarks poderia ser totalmente diferente, reescrevendo radicalmente as regras da química e talvez evitando a formação de átomos.
Humanos, planetas e até as próprias estrelas seriam destruídos nesta Grande Mudança. Em um artigo de 1980, os físicos Sidney Coleman e Frank de Luccia a chamaram de “a última catástrofe ecológica”.
Adicionando um insulto à injúria, a energia escura provavelmente se comportaria de maneira diferente após a Grande Mudança. Em vez de levar o universo a se expandir mais rapidamente, a energia escura pode puxar o universo sobre si mesma, colapsando em um Big Crunch.
Existe uma quarta possibilidade, e mais uma vez a energia escura está no centro do palco. Esta ideia é muito especulativa e improvável, mas ainda não pode ser descartada. A energia escura pode ser ainda mais poderosa do que pensamos e pode ser suficiente para acabar com o universo por conta própria, sem qualquer intervenção de Grande Mudança, Congelamento ou Crunch.
A energia escura tem uma propriedade peculiar. À medida que o universo se expande, sua densidade permanece constante. Isso significa que mais dela passa a existir com o tempo, para acompanhar o volume crescente do universo. Isto é incomum, mas não quebra nenhuma lei da física.
No entanto, pode ficar mais estranho. E se a densidade da energia escura aumentar à medida que o universo se expande? Em outras palavras, e se a quantidade de energia escura no universo aumentar mais rapidamente do que a expansão do próprio universo?
Essa ideia foi apresentada por Robert Caldwell, do Dartmouth College em Hanover, New Hampshire. Ele a chama de “energia escura fantasma”. Isso leva a um destino extraordinariamente estranho para o universo.
Se a energia escura fantasma existe, então o lado escuro é a nossa queda final, assim como Star Wars nos avisou que seria.
Os próprios átomos se estilhaçariam, uma fração de segundo antes de o próprio universo se despedaçar
Agora mesmo, a densidade da energia escura é muito baixa, muito menor do que a densidade da matéria aqui na Terra, ou mesmo a densidade da Via Láctea, que é muito menos densa que a Terra. Mas com o passar do tempo, a densidade da energia escura fantasma aumentaria e destruiria o universo.
Em um artigo de 2003, Caldwell e seus colegas delinearam um cenário que chamaram de “dia do juízo final cósmico”. Uma vez que a energia escura fantasma se torna mais densa do que um objeto em particular, esse objeto se rasga em pedaços.
Primeiro, a energia escura fantasma separaria a Via Láctea, fazendo voar suas estrelas constituintes. Então, o sistema solar seria desvinculado, porque a atração da energia escura seria mais forte do que a atração do Sol na Terra.
Finalmente, em alguns minutos frenéticos a Terra explodiria. Então os próprios átomos se estilhaçariam, uma fração de segundo antes de o próprio universo se despedaçar. Caldwell chama isso de Big Rip.
The Big Rip é, pela própria admissão de Caldwell, “muito estranho” – e não apenas porque parece algo saído de um quadrinho de super-herói exagerado.
Este é um retrato incrivelmente sombrio do futuro
Energia escura fantasma vai contra algumas idéias bastante básicas sobre o universo, como a suposição de que matéria e energia não podem ir mais rápido do que a velocidade da luz. Existem boas razões para não acreditar nisso.
Com base em nossas observações da expansão do universo e em experimentos de física de partículas, parece muito mais provável que o destino final do nosso universo seja um Big Freeze, possivelmente seguido por uma Grande Mudança e um Big Crunch final.
Mas este é um retrato notavelmente sombrio do futuro – eras de vazio frio, finalmente terminado por uma decadência do vácuo e uma implosão final no nada. Existe alguma fuga? Ou estamos condenados a reservar uma mesa no Restaurante no Fim do Universo?
Certamente não há motivo para nós, individualmente, nos preocuparmos com o fim do universo. Todos esses eventos são trilhões de anos no futuro, com a possível exceção da Grande Mudança, então eles não são exatamente um problema iminente.
Além disso, não há razão para se preocupar com a humanidade. Se nada mais, genético a deriva tornará nossos descendentes irreconhecíveis muito antes disso. Mas será que criaturas com sentimentos inteligentes de qualquer tipo, humano ou não, sobreviveriam?
Se o universo estiver se acelerando , são notícias realmente ruins
O físico Freeman Dyson, do Institute for Advanced Studies em Princeton, New Jersey, considerou essa questão em um artigo clássico publicado em 1979 . Na época, ele concluiu que a vida poderia se modificar para sobreviver ao Big Freeze, que ele considerava menos desafiador do que o inferno do Big Crunch.
Bu Hoje em dia, ele está muito menos otimista, graças à descoberta da energia escura.
“Se o universo está se acelerando, isso é realmente uma má notícia”, diz Dyson. A expansão acelerada significa que “eventualmente perderemos contato com quase um punhado de galáxias, limitando drasticamente a quantidade de energia disponível para nós.” É uma situação bastante sombria a longo prazo. “
A situação poderia ainda mudar. “Nós realmente não sabemos se a expansão vai continuar, pois não entendemos por que ela está acelerando”, diz Dyson. “A visão otimista é que a aceleração diminuirá conforme o universo fica maior. acontecer, “o futuro é muito mais promissor”.
Mas e se a expansão não desacelerar ou se ficar claro que a Grande Mudança está chegando?Alguns físicos propuseram uma solução que está solidamente no território do cientista louco. Para escapar do fim do universo, devemos construir nosso próprio universo em um laboratório e pular nele.
Um físico que trabalhou nessa ideia é Alan Guth, do MIT em Cambridge, Massachusetts, que é conhecido por seu trabalho no universo primordial.
Você iniciaria a criação de um universo inteiramente novo
” Não posso “dizer que as leis da física implicam absolutamente que isso” é possível “, diz Guth. “Se for possível, isso exigiria uma tecnologia muito além de qualquer coisa que possamos prever. Exigiria uma enorme quantidade de energia que seria necessária para ser capaz de obter e controlar.”
A primeira etapa, de acordo com para Guth, seria criar uma forma de matéria incrivelmente densa – tão densa que estava à beira de desmoronar em um buraco negro. Fazendo isso da maneira certa e, em seguida, eliminando rapidamente o assunto da área, você pode forçar essa região do espaço a começar a se expandir rapidamente.
Na verdade, você daria um salto inicial no criação de um universo inteiramente novo. Conforme o espaço na região se expandia, a fronteira encolheria, criando uma bolha de espaço deformado onde o interior era maior do que o exterior.
Isso pode soar familiar para os fãs de Doctor Who, e de acordo com Guth, o TARDIS é “provavelmente uma analogia muito precisa” para o tipo de curvatura do espaço de que ele está falando.
Não sabemos realmente se ” é possível ou não
Eventualmente, o exterior encolheria até o nada, e o novo universo bebê se separaria do nosso, poupado de qualquer destino que nosso universo podem se encontrar.
No entanto, Guth também aponta que existe outra fonte de esperança além do fim do universo – bem, uma espécie de esperança.
Guth foi o primeiro a propor que o universo inicial se expandiu surpreendentemente rápido por uma pequena fração de segundo, uma ideia conhecida como “inflação”. Muitos cosmologistas agora acreditam que a inflação é a abordagem mais promissora para explicar o universo inicial e o plano de Guth para criar um novo universo depende da recriação dessa expansão rápida.
O multiverso como um todo é genuinamente eterno
A inflação tem uma consequência intrigante para o destino final do universo. A teoria determina que o universo em que habitamos é apenas uma pequena parte de um multiverso, com um fundo eternamente inflando, gerando continuamente “universos de bolso” como o nosso.
“Se for esse o caso, mesmo se nós “Estamos convencidos de que um universo de bolso individual acabará morrendo por meio da refrigeração, o multiverso como um todo continuará vivendo para sempre, com uma nova vida sendo criada em cada universo de bolso à medida que for criado”, diz Guth. “Nesta foto, o o multiverso como um todo é genuinamente eterno, pelo menos eterno no futuro, mesmo que universos de bolso individuais vivam e morram. “
Em outras palavras, Franz Kafka pode ter acertado em cheio quando disse que é “muita esperança, uma quantidade infinita de esperança – mas não para nós”.
Este é um pensamento um tanto desolador. Se isso te incomoda, aqui está a foto de um gatinho fofo.