We know about our universe’s past: the Big Bang theory predicts that all matter, time, and space began in an incredibly tiny, compact state about 14 billion years ago. And we know about the present: scientists’ observations of the movement of galaxies tell us that the universe is expanding at an accelerated rate. But what about the future? Do we know how our universe is going to end?
Conhecemos o passado do nosso universo: a teoria do Big Bang prevê que toda a matéria, o tempo e o espaço começaram por um estado incrivelmente pequeno e compacto, há cerca de 14 mil milhões de anos. E conhecemos o presente: as observações dos cientistas do movimento das galáxias dizem-nos que o universo está a expandir-se a um ritmo acelerado. Mas, quanto ao futuro? Sabemos como irá acabar o nosso universo?
Cosmologists have three possible answers for this question, called the Big Freeze, the Big Rip and the Big Crunch.
Os cosmólogos têm três respostas possíveis para esta pergunta, chamadas o Big Freeze, ou Grande congelamento, o Big Rip, ou Grande Rotura e o Big Crunch, ou Grande Colapso.
To understand these three scenarios, imagine two objects representing galaxies. A short, tight rubber band is holding them together— that’s the attractive force of gravity. Meanwhile, two hooks are pulling them apart— that’s the repulsive force expanding the universe. Copy this system over and over again, and you have something approximating the real universe. The outcome of the battle between these two opposing forces determines how the end of the universe will play out.
Para perceber estes três cenários, imaginem dois objetos que representam galáxias. Um pequeno elástico está a uni-las — é a força de atração da gravidade. Entretanto, dois ganchos estão a separá-las — é a força repulsiva da expansão do universo. Copiem este sistema, vezes sem conta, e têm uma coisa que se aproxima do universo real. O resultado da batalha entre estas duas forças opostas determina como ocorrerá o fim do universo.
The Big Freeze scenario is what happens if the force pulling the objects apart is just strong enough to stretch the rubber band until it loses its elasticity. The expansion wouldn’t be able to accelerate anymore, but the universe would keep getting bigger. Clusters of galaxies would separate. The objects within the galaxies– suns, planets, and solar systems would move away from each other, until galaxies dissolved into lonely objects floating separately in the vast space. The light they emit would be redshifted to long wavelengths with very low, faint energies, and the gas emanating from them would be too thin to create new stars. The universe would become darker and colder, approaching a frozen state also known as the Big Chill, or the Heat Death of the Universe.
O cenário do Grande Congelamento é o que acontece, se a força que mantém os objetos separados for suficientemente forte para esticar o elástico até este perder a elasticidade. A expansão deixará de continuar a acelerar mas o universo continuará a aumentar. Os grupos de galáxias separam-se. Os objetos dentro das galáxias — os sóis, os planetas, os sistemas solares — afastar-se-ão uns dos outros até as galáxias se dissolverem em objetos solitários, flutuando separadamente na amplidão do espaço. A luz que emitirem passará a ser em comprimentos de onda longos com energias muito baixas, muito fracas. O gás que emanará delas será demasiado fino para criar novas estrelas. O universo tornar-se-á mais escuro e mais frio, aproximando-se de um estado congelado também conhecido por o Grande Gelo ou a Morte Térmica do universo.
But what if the repulsive force is so strong that it stretches the rubber band past its elastic limit, and actually tears it? If the expansion of the universe continues to accelerate, it will eventually overcome not only the gravitational force – tearing apart galaxies and solar systems– but also the electromagnetic, weak, and strong nuclear forces which hold atoms and nuclei together. As a result, the matter that makes up stars breaks into tiny pieces. Even atoms and subatomic particles will be destroyed. That’s the Big Rip.
Mas o que acontecerá, se a força repulsiva for tão forte que estique o elástico até ao seu limite e o rebente? Se a expansão do universo continuar a acelerar acabará por vencer não só a força da gravidade — afastando as galáxias e os sistemas solares — mas também as forças nucleares eletromagnéticas, fracas e fortes que mantêm unidos os átomos e os núcleos. Em consequência disso, a matéria que compõe as estrelas divide-se em bocados minúsculos. Os átomos e as partículas subatómicas ficarão destruídos. É a Grande Rotura.
What about the third scenario, where the rubber band wins out? That corresponds to a possible future in which the force of gravity brings the universe’s expansion to a halt— and then reverses it. Galaxies would start rushing towards each other, and as they clumped together their gravitational pull would get even stronger. Stars too would hurtle together and collide. Temperatures would rise as space would get tighter and tighter. The size of the universe would plummet until everything compressed into such a small space that even atoms and subatomic particles would have to crunch together. The result would be an incredibly dense, hot, compact universe — a lot like the state that preceded the Big Bang. This is the Big Crunch.
E quanto ao terceiro cenário, em que o elástico leva a melhor? Isso corresponde a um futuro possível em que a força da gravidade faz parar a expansão do universo — e depois inverte-a. As galáxias começarão a precipitar-se umas contra as outras e, à medida que se juntam, a sua força de atração torna-se cada vez mais forte. As estrelas entrechocam-se e colidem. As temperaturas sobem à medida que o espaço se torna cada vez mais apertado. O tamanho do universo reduzir-se-á drasticamente até que tudo fique comprimido num espaço tão pequeno que até os átomos e as partículas subatómicas têm de se comprimir. O resultado será um universo extremamente denso, quente e compacto, num estado muito parecido com o que precedeu o Big Bang. Este é o Grande Colapso.
Could this tiny point of matter explode in another Big Bang? Could the universe expand and contract over and over again, repeating its entire history? The theory describing such a universe is known as the Big Bounce. In fact, there’s no way to tell how many bounces could’ve already happened— or how many might happen in the future. Each bounce would wipe away any record of the universe’s previous history.
Será que este pequeno ponto de matéria poderá explodir noutro Big Bang? Poderá o universo expandir-se e contrair-se, vezes sem conta, repetindo toda a sua história? A teoria que descreve este universo é conhecida pelo Big Bounce, ou seja, o Grande Salto. Com efeito, não há forma de dizer quantos saltos podem ter ocorrido ou quantos poderão ocorrer no futuro. Cada salto eliminará qualquer registo da história anterior do universo.
Which one of those scenarios will be the real one? The answer depends on the exact shape of the universe, the amount of dark energy it holds, and changes in its expansion rate. As of now, our observations suggest that we’re heading for a Big Freeze. But the good news is that we’ve probably got about 10 to the 100th power years before the chill sets in — so don’t start stocking up on mittens just yet.
Qual destes cenários será o cenário real? A resposta depende da forma exata do universo, da quantidade de energia escura que ele contém e das alterações no seu ritmo de expansão. Para já, as nossas observações sugerem que nos dirigimos para um Grande Congelamento. Mas, felizmente, provavelmente, passar-se-ão 10 anos, elevados à potência 100, antes de se instalar o gelo,