Como será o fim do universo?

Como o universo vai acabar? “Não com um estrondo, mas com um gemido”, escreveu o poeta americano T.S. Eliot sobre o fim do mundo. Mas se você quiser uma resposta mais definida, verá que os físicos passaram inúmeras horas revirando essa questão em suas mentes e encaixaram perfeitamente as hipóteses mais plausíveis em algumas categorias.

“Nos livros didáticos e na aula de cosmologia, aprendemos que há três futuros básicos para o universo”, disse Robert Caldwell, cosmólogo da Dartmouth University em Hanover, New Hampshire, EUA.

Em um cenário, o cosmos poderia continuar a se expandir para sempre, com toda a matéria se desintegrando em energia no que é conhecido como “morte por calor”, disse Caldwell. Alternativamente, a gravidade pode causar o colapso do universo, criando um Big Bang reverso, chamado Big Crunch. Ou existe a possibilidade de que a energia escura faça com que a expansão do universo acelere cada vez mais rápido, evoluindo para um processo de fuga conhecido como Big Rip.

Antes de discutir o fim do universo, vamos ao seu nascimento. Nosso entendimento atual é que o tempo e o espaço começaram durante o Big Bang, quando um ponto subatômico, ultra-quente e super-denso explodiu. Quando as coisas esfriavam, as partículas começaram a formar estruturas maiores, como galáxias, estrelas e toda a vida na Terra. Atualmente vivemos aproximadamente 13 bilhões de anos após o início do universo, mas, dados os diferentes cenários para o seu desaparecimento, não está claro por quanto tempo o universo irá persistir. [Se foi a origem de tudo, o que havia antes do Big Bang?]

Cenário 1 para o fim do universo – morte por calor

No primeiro cenário – o universo se curva para fora da existência devido à morte por calor – todas as estrelas no cosmos vão queimar seu combustível, com a maioria delas deixando para trás densos remanescentes conhecidos como anãs brancas e estrelas de nêutrons. As maiores estrelas entrariam em colapso em buracos negros. Embora essas feras não sejam tão vorazes quanto costumam ser retratadas, dado o tempo suficiente, sua enorme atração gravitacional atrairia a maior parte da matéria para suas entranhas. [Tudo o que você precisa saber os buracos negros]

“Então algo espetacular poderia acontecer”, disse Caldwell.

Acredita-se que os buracos negros emitem um tipo especial de emissão chamado radiação Hawking, batizado em homenagem ao falecido físico Stephen Hawking, que primeiro postulou a teoria. Essa radiação realmente rouba de cada buraco negro um pequeno pedaço de massa, fazendo com que o buraco evapore lentamente. Depois de trilhões de anos, todos os buracos negros se dissiparão, não deixando nada além de energia inerte, segundo Kevin Pimbblet, astrofísico da Universidade de Hull, no Reino Unido.

Cenário 2 para o fim do universo – “Big Crunch”

Sob o Big Crunch, por outro lado, a atração gravitacional de estrelas e galáxias um dia começaria a reunir todo o universo novamente. O processo seria executado como um Big Bang reverso, com aglomerados galácticos colidindo e se fundindo, então estrelas e planetas se chocando e, finalmente, tudo no universo formaria um ponto denso de tamanho infinitamente pequeno mais uma vez, que eventualmente poderia resultar em um novo Big Bang, em um ciclo que se repetiria infinitamente.

Tal resultado fornece alguma simetria temporal ao cosmos. “É arrumado e limpo”, disse Caldwell. “É como quando você vai acampar, não deixa nada para trás.”

Cenário 3 para o fim do universo – “Big Rip”

A última possibilidade básica para o fim do universo é conhecida como Big Rip. Nesse cenário, a energia escura – a substância misteriosa que age em oposição à gravidade – separa tudo, peça por peça. A expansão do cosmos acelera até que galáxias distantes estão se afastando de nós tão rapidamente que sua luz não pode mais ser vista. À medida que a expansão se acelera, objetos cada vez mais próximos começam a desaparecer por trás do que Caldwell descreveu como uma “muralha das trevas”.

“As galáxias se separam, o sistema solar se separa, deixe sua imaginação correr solta”, disse ele. “Planetas e, eventualmente, átomos, então o próprio universo.”

Qual “fim” acontecerá?

Como as propriedades da energia escura ainda não são bem compreendidas, os pesquisadores não sabem qual desses cenários prevalecerá. Caldwell disse que espera que observatórios em desenvolvimento como o Telescópio de Pesquisa de Campo Infravermelho da NASA (WFIRST), ou o Telescópio Survey Synoptic (LSST), que será usado em breve, ajudem a elucidar o comportamento da energia escura, talvez fornecendo uma melhor compreensão sobre o fim do universo.

Há outras perspectivas exóticas de como o cosmos vai chutar o balde. Sob as leis conhecidas da física, é possível que o bóson de Higgs – uma partícula que é responsável por dar todas as outras partículas conhecidas sua massa – poderia um dia destruir tudo. Quando foi descoberto em 2012, Higgs tinha uma massa em torno de 126 vezes a de um próton. Mas é teoricamente possível que essa massa mude. Isso porque o universo pode não estar em sua menor configuração de energia possível no momento. Todo o cosmos poderia estar no que é conhecido como um falso vácuo instável, em oposição a um verdadeiro vácuo. Se o Higgs decaísse de alguma forma em uma massa menor, então o universo cairia em um verdadeiro estado de vácuo de energia inferior.

Se Higgs repentinamente mudasse para uma massa menor e propriedades diferentes, então tudo o mais no universo seria afetado da mesma forma. Os elétrons podem não conseguir mais orbitar em volta dos prótons, tornando os átomos impossíveis. Da mesma forma, os fótons podem desenvolver massa, o que significa que a luz do sol pode parecer um banho de chuva. Se alguma criatura viva pode ou não sobreviver a tal estado é um mistério. [Por que não pode existir velocidade maior que a da luz?]

“Eu classificaria isso como uma espécie de catástrofe ambiental de partículas físicas”, disse Caldwell. “Não causará diretamente o desaparecimento do universo – apenas o tornará um lugar ruim para se viver.”