Como será o fim do Universo?

*Este texto foi escrito por um colunista do TecMundo; saiba mais no final.

Ao longo de milênios, a maioria das grandes questões da humanidade foram inteiramente filosóficas. Por que existimos? Como chegamos aqui? De onde viemos? Para onde vamos?

Por uma igual quantidade de tempo, as respostas levantadas para essas perguntas se restringiam ao campo dos mitos, da teologia, da fantasia e da arte.

Porém, ao menos nos últimos 200 anos, o acervo dessas respostas tem ganhado informações adicionais que foram obtidas pelo trabalho de uma ferramenta valiosíssima para a humanidade: a ciência.

Hoje sabemos, por exemplo, que o Universo aparenta ter uma idade aproximada de 13,8 bilhões de anos e que ele surgiu a partir da expansão de um ponto de densidade infinita. Sabemos que a Terra se formou cerca de 4,5 bilhões de anos atrás em um disco de poeira e detritos ao redor de um recém-formado Sol.

Sabemos até mesmo como nosso mundo irá acabar: eventualmente, em algum instante daqui a 5 ou 6 bilhões de anos, o Sol ficará sem combustível e entrará em uma fase de gigante vermelha. Em seu processo de expansão, ele envolverá a órbita dos planetas mais próximos e fará da Terra um pedaço de rocha carbonizada e inóspita.

Representação artística de uma estrela no estágio de gigante vermelha

Mas o Universo terá um fim? Ou será que existirá por todo o sempre? Se ele tiver um fim, o que acontecerá quando chegar esse momento?

Essas perguntas ainda não são totalmente respondidas hoje, mesmo com todo o conhecimento que acumulamos ao longo dos anos. Contudo, entender o destino final do Universo é um tópico de fronteira na cosmologia física, cuja bagagem teórica permite descrever e avaliar possíveis cenários sobre a evolução e sobre o episódio final do Cosmos.

Desde o século passado, vários futuros possíveis foram previstos por diferentes hipóteses e modelos cosmológicos, incluindo aqueles que sugerem uma duração cósmica infinita. Para contar um pouco desses futuros possíveis, precisamos primeiramente relembrar duas descobertas fundamentais sobre o Universo.

Analogia da expansão do Universo com a expansão de um balão

A primeira dessas descobertas foi feita de forma independente por Edwin Hubble e Georges Lemaître no final da década de 1920: eles descobriram que, quanto mais distante olhavam no Universo, mais as galáxias pareciam estar se afastando umas das outras. Essa descoberta foi o pontapé inicial para a teoria do Big Bang e significa que o Universo está se expandindo.

A segunda descoberta ocorreu no apagar das luzes do século XX, em 1998, quando dois grupos de astrônomos perceberam que essa expansão ocorre aceleradamente, isto é, fica cada vez mais veloz à medida que o tempo passa.

Saber qual será o destino final do Universo passou a depender, então, se essa expansão irá continuar, se irá acelerar ainda mais ou se será revertida. Além disso, em termos mais técnicos, como o Universo acabará depende também da sua forma geométrica geral, de quanta massa e de quanta energia escura ele contém.

Representação gráfica dos cenários futuros do Universo.

Para estudar essas possibilidades, os cosmólogos aceleraram o relógio cósmico em simulações computacionais e estimam qual será o comportamento do Universo em cada uma dessas condições. Fazendo isso, chega-se a quatro cenários principais:

1. Morte térmica. Nesse cenário, o Universo continuaria se expandindo e, eventualmente, todas as estrelas e galáxias morreriam e nenhuma outra se formaria. O Universo se aproximará de um estado de temperatura mínima e entropia máxima.

2. Big Rip (ou Grande Ruptura). Ocorrerá se a energia escura acelerar a expansão ainda mais do que o esperado atualmente. À medida que o Universo se expande mais e mais, as forças gravitacionais deixariam de manter os aglomerados galácticos juntos. As estrelas seriam separadas e seus sistemas planetários não teriam força suficiente para permanecer juntos. As estrelas e planetas iriam explodir até que, finalmente, os últimos átomos seriam rasgados e destruídos.

3. Big Crunch. Esse cenário ocorrerá se o Universo tiver matéria suficiente para que a atração gravitacional combinada freie a expansão cósmica. Desse modo, a atração gravitacional seria cada vez mais forte e iria colidir e fundir as galáxias e as estrelas individuais. Nos momentos finais, à medida que as densidades e as temperaturas das colisões sucessivas aumentassem, tudo acabaria novamente em um único ponto.

Um universo cíclico representado pelo Big Bounce.

4. Big Bounce (ou Grande Rebote). Esse é o modelo que se relaciona com o próprio início do Universo. Nesse cenário, o fim cósmico seria, na realidade, a consequência de um sistema oscilatório que se repetiria de forma cíclica desde o Big Bang até o Big Crunch. Nele, o surgimento do Universo seria o resultado do colapso de um universo anterior.

Talvez não seja necessário dizer, mas nos instantes finais do Universo em qualquer um destes cenários, a vida seria impossível e já não existiria há muito tempo. Mas não há razão para preocupações: nenhum desses cenários ocorrerá por pelo menos 200 bilhões de anos no futuro!

Nícolas Oliveira, colunista do TecMundo, é licenciado em Física e mestre em Astrofísica. É professor e atualmente faz doutorado no Observatório Nacional, trabalhando com aglomerados de galáxias. Tem experiência com Ensino de Física e Astronomia e com pesquisa em Astrofísica Extragaláctica e Cosmologia. Atua como divulgador e comunicador científico, buscando a popularização e a democratização da ciência. Nícolas está presente nas redes sociais como @nicooliveira_.