Como o universo terminará? "Não com um estrondo, mas com um gemido", escreveu o poeta americano T.S. Eliot em relação ao fim do mundo. Mas se você deseja uma resposta mais definida, descobrirá que os físicos passaram inúmeras horas revirando essa questão em suas mentes e ajustaram perfeitamente as hipóteses mais plausíveis em algumas categorias.
"Nos livros didáticos e nas aulas de cosmologia, aprendemos que existem três futuros básicos para o universo", disse Robert Caldwell, cosmologista da Universidade de Dartmouth, em Hanover, New Hampshire.
Em um cenário, o cosmos poderia continuar se expandindo para sempre, com toda a matéria eventualmente se desintegrando em energia no que é conhecido como "morte pelo calor", disse Caldwell. Como alternativa, a gravidade pode causar o colapso do universo, criando um Big Bang reverso, chamado Big Crunch (explicaremos mais adiante). 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 descontrolado conhecido como Big Rip.
Antes de discutir o fim do universo, vamos começar. 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 para fora. Quando as coisas esfriaram o suficiente, 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 seu desaparecimento, não está claro quanto tempo o universo persistirá.
No primeiro cenário - o universo deixa de existir devido à morte pelo calor - todas as estrelas do cosmos queimam seu combustível, com a maioria delas deixando para trás restos densos conhecidos como anãs brancas e estrelas de nêutrons. As maiores estrelas desmoronariam em buracos negros. Embora essas bestas não sejam tão vorazes como costumam ser retratadas, com tempo suficiente, sua atração gravitacional maciça atrai a maior parte da matéria para suas presas que tudo consomem.
"Então algo espetacular pode acontecer", disse Caldwell à Live Science.
Pensa-se que os buracos negros emitem um tipo especial de emissão chamado radiação Hawking, nomeado para o falecido físico Stephen Hawking, que postulou a teoria pela primeira vez. Essa radiação realmente rouba cada buraco negro de um pouquinho de massa, fazendo com que o buraco evapore lentamente. Depois de 10 a 100 anos (esse é o número 1 seguido de 100 zeros), todos os buracos negros se dissiparão, deixando para trás nada além de energia inerte, de acordo com Kevin Pimbblet, astrofísico da Universidade de Hull, no Reino Unido.
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 como um Big Bang atrasado, com aglomerados galácticos quebrando e se fundindo, depois estrelas e planetas se fundindo e, finalmente, tudo no universo formaria um ponto denso de tamanho infinitamente pequeno mais uma vez.
Tal resultado fornece alguma simetria temporal ao cosmos. "É arrumado e limpo", disse Caldwell. "É como quando você vai acampar; não deixe nada para trás."
A possibilidade básica final 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 galáxias distantes se afastarem de nós tão rapidamente que sua luz não pode mais ser vista. À medida que a expansão acelera, objetos cada vez mais próximos começam a desaparecer atrás do que Caldwell descreveu como uma "parede das trevas".
"As galáxias se separam, o sistema solar se separa, deixa sua imaginação correr solta", disse ele. "Planetas e, eventualmente, átomos, depois o próprio universo."
Qual "fim" vai acontecer?
Como as propriedades da energia escura ainda não são bem compreendidas, os pesquisadores não sabem qual desses cenários prevalecerá. Caldwell disse esperar que observatórios em desenvolvimento, como o Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) da NASA, ou o grande telescópio de pesquisa sinóptica (LSST), a ser implantado em breve, ajudem a elucidar o comportamento da energia escura, talvez fornecendo uma melhor compreensão da o fim do universo.
Existem outras perspectivas exóticas de como o cosmos pode chutar o balde. Sob as leis conhecidas da física, é possível que o bóson de Higgs - uma partícula responsável por dar a todas as outras partículas conhecidas sua massa - possa um dia destruir tudo. Quando foi descoberto em 2012, o Higgs tinha uma massa em torno de 126 vezes a de um próton. Mas é teoricamente possível que essa massa mude. Isso ocorre porque o universo pode não estar em sua configuração de energia mais baixa possível no momento. Todo o cosmos pode estar no que é conhecido como um falso vácuo instável, em oposição a um verdadeiro vácuo. Se os Higgs de alguma forma decairem em uma massa mais baixa, o universo entrará em um verdadeiro estado de vácuo de energia mais baixa.
Se os Higgs repentinamente passassem a ter uma massa menor e propriedades diferentes, tudo o mais no universo seria afetado da mesma forma. Os elétrons podem não ser mais capazes de orbitar em torno de prótons, tornando os átomos impossíveis. Da mesma forma, os fótons podem desenvolver massa, o que significa que a luz do sol pode parecer uma chuva. Se alguma criatura viva pode ou não sobreviver a esse estado é desconhecido.
"Eu classificaria isso como uma espécie de catástrofe ambiental da física de partículas", disse Caldwell. "Não está causando diretamente a morte do universo - apenas o torna um lugar ruim para se viver".
