Quando falamos sobre o fim do cosmos, uma ideia surge repetidamente: o Grande Colapso ou Grande EsmagamentoDe acordo com essa proposta, o universo em expansão eventualmente desaceleraria, inverteria sua direção e se contrairia até atingir um estado extremo. Isso não é apenas uma fantasia qualquer, mas uma realidade. possibilidade cosmológica que vem sendo estudada há décadas, com o apoio das mesmas ferramentas que usamos para descrever o Grande explosão.
Nos últimos anos, essa hipótese experimentou um pequeno ressurgimento: alguns estudos sugeriram que a A expansão pode não ser eterna. e que, sob certas condições relativas ao energia escuraO ritmo cósmico se inverteria. Existem até modelos que se aventuram a afirmar isso. janelas de tempo específicas para o início da contração, o que reabriu o debate e levou muitos a se perguntarem se o fim do universo virá de um colapso e não de um resfriamento infinito.
O que é o Big Crunch: Do Big Bang ao Grande Colapso
O Big Crunch, também chamado Grande Implosão ou Grande ColapsoPropõe um destino oposto ao do Big Bang: se o universo emergiu de um estado denso e quente e começou a se expandir, poderia chegar um momento em que a expansão paraA gravidade prevalece e todo o conteúdo do cosmos começa a se aproximar novamente, comprimindo-se a um estado extremo, talvez um singularidade espaço-temporal.
Essa visão é a contraparte simétrica da proposta de Grande explosãoO universo se expande, desacelera, inverte seu sinal e colapsa. Nesse cenário, objetos distantes experimentariam uma mudança acentuada. turno azul à medida que se aproximam; em algumas fontes de divulgação científica mais antigas, esse efeito é mencionado com nomes não convencionais, como o "efeito Tudón", mas o relevante é a mudança em direção a frequências mais energéticas. a contração mexa-se.
A base teórica: relatividade geral, Friedmann, Lemaître e companhia
A possibilidade de prever o destino cósmico surge com o Relatividade geral de Einstein (1915)Suas equações, aplicadas ao universo como um todo, permitem múltiplas soluções. Na década de 1920, Alexandre Friedmann y Georges Lemaitre Eles mostraram soluções abrangentes e, pouco depois, Edwin Hubble Ele observou (a partir de variáveis Cefeidas em galáxias distantes) que o universo, na verdade, ele se expandeampliar a visão de universo observável.
Einstein introduziu um constante cosmológica com a ideia de manter um universo estático; após a descoberta de Hubble, ele se arrependeu desse ajuste. Décadas depois, com o supernovas distantes de 1998As observações foram interpretadas como uma expansão que não apenas continua, mas acelera, que reintroduziu a constante cosmológica (ou algo equivalente) como energia escura: um componente com pressão negativa que domina o balanço energético.
Uma forma prática de organizar possíveis destinos é através do parâmetro Ω (Ômega), que compara a densidade média do universo com a densidade crítica: se Ω for maior que, menor que ou igual a 1, o universo se torna cerrado, abrir o Plano respectivamente, com diferentes consequências geométricas gerais (triângulos que somam mais de 180 graus no triângulo fechado, menos de 180 no triângulo aberto, exatamente 180 no plano; paralelas que acabam se encontrando, que divergem ou que permanecem constantes). equidistante).
- Universo fechado (Ω>1)Com pouca ou nenhuma energia escura, a gravidade pode retardar a expansão e causar um contração Resumindo, isso abre as portas para o Big Crunch. Se a energia escura dominar, no entanto, a expansão contínua poderá ocorrer apesar da geometria fechada.
- Universo aberto (Ω<1)Mesmo sem energia escura, ela se expande para sempre; com energia escura, a expansão não apenas continua, mas acelera, inclinando a balança para desfechos como o Grande Congelamento ou o Grande Rasgão.
- Universo plano (Ω=1)Sem energia escura, a expansão seria eterna, porém mais lenta, aproximando-se assintoticamente de zero; com energia escura, o universo acelera e caminha para o fim por resfriamento ou desintegração.
O consenso atual entre muitos cosmólogos é que o destino final depende de forma global do espaço e, acima de tudo, o comportamento do energia escuraEmbora existam modelos minoritários (por exemplo, propostas de 2005 sobre um destino férmion-bóson com Condensados de Bose-Einstein (Em grande escala) que explorem cenários alternativos, a chave continua sendo medir com precisão. densidades, taxas de expansão e sua evolução.
Quando pode ocorrer uma contração? Datas e cenários propostos.
Duas linhas de pensamento marcantes emergiram em publicações recentes. Por um lado, houve um eco de Pesquisadores de Princeton publicação em PNAS que falaram de sinais consistentes com uma possível contração futura aceleradaIsso tornaria o Big Crunch mais próximo do que o esperado. Esses resultados foram interpretados como uma reviravolta na trama relacionada à energia escura constante.
Por outro lado, um estudo internacional liderado por Universidade de Cornell juntamente com o Centro Internacional de Física de Donostia e pela Universidade Jiao Tong de Xangai, disseminado em arXiv, explora um modelo no qual a energia escura não seria fixa, mas dinâmicoSob essa hipótese, a expansão diminuiria a velocidade e daria marcha à ré. em cerca de 7.000 bilhões de anos, e o colapso total ocorreria aproximadamente em 13.000 bilhões de anos depois, completando um ciclo Big Bang-Big Crunch de cerca de 33.000 bilhões.
Outras estimativas publicadas sugerem uma contração dentro de um prazo de cerca de 20.000 milhões de anosEm escala humana, parece ficção científica, mas em escala humana cósmico É relativamente "cedo" se lembrarmos que o universo tem cerca de 13.800 bilhões de anos. De qualquer forma, trata-se de aproximadamente modelos que competem com o cenário ainda dominante de expansão eterna e que dependem de como a energia escura evolui.
O Big Crunch entra em conflito com a segunda lei da termodinâmica?
Uma pergunta comum é se um colapso em direção a uma singularidade "viola" a segunda lei, já que a entropia de um sistema isolado não deveria ser maior. diminuirEm resumo, o Big Crunch não implica necessariamente em menor entropia: gravitação abre novos graus de liberdade (formação de estruturas, colapso, buracos negros) e, de fato, o buracos negros São objetos com enorme entropia. A entropia total pode continuar a crescer mesmo durante uma fase de contração.
Em termos observáveis, uma contração global implicaria que a radiação de galáxias distantes seria desloca o azul, aumentando sua energia aparente, enquanto a densidade média do universo aumenta. Ou seja, não é que o cosmos “ordene” seu conteúdo reduzindo a entropia; em vez disso, o processo de contração gravitacional Isso gera estados com maior desordem gravitacional, consistentes com a segunda lei da termodinâmica. Este ponto é altamente técnico, mas desmonta a ideia de que o Big Crunch seja "absurdo" por razões termodinâmicas.
A transição: do Big Crunch ao Big Bounce
Algumas estruturas teóricas, como a Gravidade Quântica em Loop Liderados por Abhay Ashtekar, eles sugerem a possibilidade de um Grande saltoQuando a densidade atinge valores extremos, os efeitos quânticos da geometria impedem a singularidade e causam um rebote, iniciando um novo ciclo. expansãoNesse cenário, o universo alterna entre fases de expansão e contração em uma sequência potencialmente infinita.
A versão clássica de universo oscilante No entanto, isso entra em conflito com a segunda lei da termodinâmica: a cada oscilação, a entropia aumenta, tornando difícil retornar a um estado "igual" ao anterior. Algumas ideias modernas, como a modelos de brana cíclicaEles tentaram contornar esse problema permitindo que a expansão dilua a entropia acumulada antes de um novo ciclo. Essas são propostas sugestivas, mas ainda assim especulativo.
Existem também abordagens mais exóticas, como a modelo cosmológico multinívelque imagina infinitos níveis de universos com seus próprios começos e fins, enquanto o todo como um todo teria existência infinita. Até hoje, eles são cenários teóricos sem suporte observacional direto.
Outros finais em consideração: Grande Congelamento, Grande Rasgo, aspirador falso…
Se a energia escura persistir e a geometria for plana ou aberta, o destino mais provável é o Big Congelar ou morte térmica: a expansão continua para sempre, as estrelas se extinguem em escalas de tempo de cerca de um bilhões de anos, as galáxias acabam dominadas por buracos negros que, com tempos inimaginavelmente longos, eles evaporam devido à radiação Hawking.
Em algumas grandes teorias unificadas, o prótons Eles se desintegrariam, transformando o gás interestelar em pares de elétrons e pósitrons que eventualmente se aniquilariam. fótons e léptonsO universo acabaria se tornando uma sopa radiativa cada vez mais fria e diluída, com a energia se deslocando progressivamente para o extremo vermelho devido à expansão.
Levando a aceleração ao extremo, surge o seguinte: Grande rasgoA energia escura superaria não apenas a gravidade, mas também as forças eletromagnético ligações nucleares já frágeis, despedaçando galáxias, estrelas, planetas e, em última instância, a própria matéria.
Outro resultado especulativo é o metaestabilidade do vácuoSe o nosso vácuo quântico fosse falso (não o estado de energia mais baixo), uma bolha de vácuo "mais verdadeira" poderia ser formada, o que avançaria. reescrita as constantes físicas e a própria estrutura da matéria. Seria um fim silencioso, porém devastador para o leis da física como nós os conhecemos.
Em horizontes absurdamente longos, alguns autores, como Sean Carroll e Jennifer Chen, discutiram a pequena possibilidade de que o flutuações quânticas produzem novos Big Bangs dentro de um mar térmico, com tempos de resfriamento da ordem de 10101056 anos. O teorema de também entra em jogo Poincaré e flutuações térmicas para imaginar “recorrências” da ordem cosmológica.
Como se decide: pesando o universo
A escolha entre esses finais é abordada medindo a contribuição relativa de importânciaradiação, matéria escura e energia escura em densidade crítica, e verificação dos cenários em relação aos dados de Supernovas do tipo Iaaglomerados de galáxias e o anisotropias da radiação cósmica de fundo em micro-ondas. De modo geral, muitos dados atuais são compatíveis com um universo Plano e dominada pela energia escura, que inclina a balança para o Grande Congelamento, sem descartar nuances sobre o dinâmico dessa energia escura.
O lugar da religião, da cultura e da ficção científica.
Praticamente todas as principais religiões têm narrativas sobre o fim do mundoO estudo teológico dessas visões é conhecido como escatologiaFrequentemente, esses relatos foram reinterpretados à luz dos avanços científicos, evitando leituras literais de expressões como "as estrelas cairão do céu", que refletem entendimentos antigos sobre os céus.
A cultura popular transformou o fim do universo em terreno fértil. Na literatura, a história de Isaac Asimov, A Última Pergunta (morte térmica e renascimento computacional), o romance Tau Zero por Poul Anderson (universo cíclico com Big Crunch seguido por um novo Big Bang), o poema narrativo Morrendo há muito tempo por Geoffrey A. Landis, ou The Big Chill por Alan Moore, onde um super-herói testemunha o resfriamento cósmico. Há também incursões como O Mundo no Fim dos Tempos Por Frederik Pohl.
O humor e a sátira cumpriram seu papel: o restaurante Milliways, o restaurante no fim do universo A obra de Douglas Adams permite-nos contemplar o final como um espetáculo; Woody Allen incluído em Annie Hall A piada sobre a criança preocupada com a expansão do universo.
Na televisão e no cinema, há de tudo: Red Dwarf Especula sobre um tempo que "retrocede" em um cosmos que caminha para o Big Crunch; Lexx Imagine uma contração causada por uma legião de braços mecânicos; Jornada nas Estrelas: Espaço Profundo Nove Ele aborda o tema em “Crisálida”; Plano 9 do espaço sideral usa a ameaça de destruir o universo; Doctor Who Possui uma esfera "nave a vácuo" capaz de sobreviver a um ciclo. cíclico.
O anime também marcará presença: Eureka 7 Postula um limite de “densidade biológica” que desencadeia uma singularidade; Futurama Viajar para um futuro de Big Rip seguido por um novo Big Bang, quase idêntico; O incrível mundo de Gumball Brinca com o vazio entre os universos.
Em videogames e histórias em quadrinhos, aparecem referências como IA (Inteligência Artificial). Durandal na saga Maratonaobcecado em escapar do fim; o Multiverso Marvel tendo o cristal M'Kraan como eixo; Magic: The Gathering A narrativa é organizada em planos dentro de um multiverso; As tartarugas Ninja y paisagem distante Eles exploram as interseções entre dimensões; Aventura Bizarra de JoJo (Stone Ocean) introduz um poder que acelera o tempo para criar um novo universoe a história em quadrinhos feita por fãs Multiverso de Dragon Ball Organiza torneios entre universos paralelos.
Até mesmo a recente disseminação audiovisual reacendeu o interesse. Em 20 de março de 2019, o criador ovelha melody Ele publicou “TIMELAPSE DO FUTURO: Uma Jornada ao Fim dos Tempos”, um vídeo de 29 minutos que explora possibilidades futuros cósmicosacumulando dezenas de milhões de visualizações e um número enorme de "curtidas".
Modelos clássicos descartados e possibilidades renovadas
Durante o século XX, alguns modelos consideraram um universo. fechado e finito que, após se expandir, se contrairia para um implosão catastrófica (a Grande Implosão). Hoje, a maioria desses modelos foi abandonada porque as observações apontam para uma expansão. acelerado o que sugere um Grande Congelamento em vez de um Grande Colapso.
Ainda assim, novas interpretações do matéria escura e, acima de tudo, propostas em que a energia escura é dinâmico e que poderiam diluir ou mudar de sinal, trouxeram de volta à tona a possibilidade de um universo. oscilante ou um reversão futuro. Daí o interesse em modelos que situam o início da contração daqui a vários bilhões de anos.
Uma metáfora que transcende a física.
Além da ciência, o Big Crunch é usado como metáfora de encerramento e renascimento. Não é incomum encontrar empresas ou projetos que, inspirados por essa ideia, falam sobre parar, contrair e renascer com uma nova identidade, como acontece em histórias de “filosofias” corporativas que são apresentadas como um “Grande Colapso” próprio para dar início a um novo universo de oportunidades. É uma referência cultural que demonstra até que ponto o destino do cosmos permeia nossa imaginação.
O que veríamos em um universo que desacelera e entra em colapso?
Se o Big Crunch fosse, em última análise, nosso destino, notaríamos inicialmente que aceleração a expansão desacelera: a energia escura perde força, a gravidade Ela retoma o controle e os desvios para o vermelho cosmológicos tornam-se menos intensos. Após o ponto de tamanho máximo, a expansão se inverte e o turnos azuis ganharia destaque.
Ao longo do tempo, aglomerados e superaglomerados iriam se reagruparAs galáxias colidiriam em cascata, as temperaturas médias aumentariam e o universo se tornaria mais denso e mais quenteNa etapa final, a física quântica da gravidade deve entrar em ação para descrever exatamente o que acontece próximo ao suposto ponto de inflexão. singularidade.
Nesse cenário, alguns autores especularam que, após o colapso, um novo Big Bang poderia ocorrer. luz Outra expansão. Outros posicionam o ponto final em uma singularidade que não dá origem a nada mais. A diferença entre as duas imagens depende de física além dos modelos atuais, portanto, continua sendo um campo aberto para pesquisa.
Atualmente, as melhores medidas que "ponderam" o universo favorecem o expansão indefinida e um resultado por morte térmicaMas o interesse da comunidade em parâmetros como ΩA natureza da energia escura e as possíveis transições do vácuo são enormes, porque o grande final depende delas. congelador eternoum rasgo, um colapso ou um rebote.
