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?
Sabemos sobre o passado de nosso Universo: a teoria do Big Bang prevê que toda matéria, tempo e espaço tiveram início num estado incrivelmente minúsculo e compacto há cerca de 14 bilhões de anos. E sabemos sobre o presente: as observações dos cientistas sobre o movimento das galáxias nos dizem que o Universo está se expandindo em um ritmo acelerado. Mas e quanto ao futuro? Sabemos como nosso Universo irá acabar?
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 essa pergunta, chamadas de "Grande Congelamento", "Grande Ruptura" e "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 entender esses três cenários, imagine dois objetos que representam as galáxias. Um elástico curto e apertado os mantém juntos. Essa é a força de atração da gravidade. Enquanto isso, dois ganchos os separam. Essa é a força de repulsão que expande o Universo. Reproduza esse sistema várias vezes, e você terá algo que se aproxima do Universo real. O resultado da batalha entre essas duas forças opostas determina como o fim do Universo irá se desenrolar.
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 quando a força que separa os objetos é forte o bastante para esticar o elástico até que ele perca a elasticidade. A expansão não poderia mais acelerar, mas o Universo continuaria crescendo. Grupos de galáxias se separariam. Os objetos nelas contidos: sóis, planetas e sistemas solares, se afastariam uns dos outros, até que as galáxias se dissolveriam em objetos solitários flutuando separadamente na imensidão do espaço. A luz emitida por eles seria deslocada para os comprimentos de onda longos com energias muito baixas e fracas, e o gás que emanaria deles seria muito fino para criar novas estrelas. O Universo se tornaria mais escuro e frio, aproximando-se de um estado congelado conhecido como o "Grande Resfriamento", ou a "Morte do Calor 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 e se a força de repulsão fosse tão forte a ponto de esticar o elástico além do limite de elasticidade, e, de fato, rompê-lo? Se a expansão do Universo continuar a acelerar, acabará por superar não apenas a força da gravidade, despedaçando galáxias e sistemas solares, mas também as forças nucleares eletromagnéticas, fracas e fortes que mantêm átomos e núcleos juntos. Como resultado, a matéria que compõe as estrelas divide-se em pedaços minúsculos. Até partículas subatômicas e átomos serão destruídos. Essa é a "Grande Ruptura".
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, onde o elástico tem êxito? Isso corresponde a um possível futuro no qual a força da gravidade interrompe imediatamente a expansão do Universo e então a inverte. As galáxias começariam a se mover uma em direção à outra e, à medida que se juntassem, a atração gravitacional delas se tornaria ainda mais forte. As estrelas também se moveriam violentamente e colidiriam. As temperaturas aumentariam à medida que o espaço se tornasse cada vez mais apertado. O tamanho do Universo despencaria até que tudo se comprimisse em um espaço tão pequeno que até átomos e partículas subatômicas teriam que se esmagar juntas. O resultado seria um Universo incrivelmente denso, quente e compacto, muito parecido com o estado que precedeu o Big Bang. Esse 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.
Esse ponto de matéria minúsculo poderia explodir em outro Big Bang? Será que o Universo poderia se expandir e contrair várias vezes, repetindo toda a sua história? A teoria que descreve esse Universo é conhecida como o "Grande Rebote". Na verdade, não há como saber quantos rebotes já ocorreram, ou quantos podem acontecer no futuro. Cada rebote eliminaria qualquer registro 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 desses cenários será o real? A resposta depende da forma exata do Universo, da quantidade de energia escura que detém e das mudanças no ritmo de expansão. Até agora, nossas observações sugerem que estamos indo para um "Grande Congelamento". Mas a boa notícia é que, provavelmente, temos cerca de 10 elevado a 100 anos antes que o frio se instale.