Se sabemos algo exatamente sobre nosso universo, é que ele não é estático, mudando com o tempo. O que o futuro reserva para ela?
Hoje temos um modelo cosmológico padrão que descreve bem a história do universo quase desde o momento de seu nascimento até nossos dias. Além disso, agora não há nenhuma razão séria para acreditar que esse modelo não pode servir de base para prever a evolução subsequente de nosso mundo. É verdade que tem concorrentes que oferecem cenários completamente diferentes para eventos futuros. No entanto, ainda não temos dados observacionais que indiquem uma necessidade real não apenas de revisar o modelo padrão, mas mesmo de corrigi-lo seriamente.
Vazio ou fragmentos
Agora sobre o futuro. Do modelo padrão segue que em um futuro muito distante, o papel da gravidade praticamente desaparecerá e a taxa de expansão do Universo começará a aumentar exponencialmente. O espaço exterior ficará vazio e cada vez mais rápido. No entanto, essa velocidade sempre aumentará monotonamente, da era atual até o fim dos tempos. O modelo padrão exclui cenários em que o vácuo perde estabilidade e sua densidade de energia salta para o infinito em um tempo finito. Nesse caso, a taxa de expansão do Universo também tenderá ao infinito, o que levará à ruptura e ao desaparecimento de todos os objetos materiais - de galáxias e estrelas a átomos e núcleos atômicos. Alguns concorrentes do Modelo Padrão prevêem esse resultado, mas os astrônomos não têm dados para apoiar essas teorias. Honestamente,Eu mesmo não os levo a sério, eles são baseados em uma física muito incomum. O Modelo Padrão está em excelente acordo com as observações, e não vale a pena abandoná-lo.
A expansão acelerada do Universo significará apenas um aumento na taxa de expansão das galáxias. Como a densidade da energia escura não mudará, ela não será capaz de destruir galáxias e outras estruturas gravitacionalmente estáveis que não impede de existir na era atual. Claro, isso não significa que as próprias galáxias permanecerão na forma em que existem hoje. Com o tempo, todas as estrelas queimarão combustível de fusão e se transformarão em anãs brancas, estrelas de nêutrons ou buracos negros. Os buracos vão crescer, fundindo-se uns com os outros e consumindo restos estelares e gás interestelar. No entanto, esses e outros processos destrutivos ocorrerão sem a participação da energia escura.
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Então, o que aguarda nossa própria galáxia, a Via Láctea? Ele está se aproximando da vizinha grande galáxia espiral Andrômeda - agora a uma velocidade de 110 km / s. Em 6 bilhões de anos, as duas galáxias se fundirão e formarão um novo aglomerado de estrelas, Milcomedou. O Sol permanecerá dentro do Milcomed, apenas para se mover para sua periferia em comparação com sua posição atual na Via Láctea. Por uma interessante coincidência, só então ele queimará hidrogênio combustível e embarcará no caminho das mudanças cataclísmicas, que culminarão em sua transformação em uma anã branca.
Até agora, falamos sobre um futuro bastante próximo. Após a estabilização, Milcomed manterá a estabilidade gravitacional por períodos gigantescos de tempo, pelo menos mil vezes a idade atual do Universo. Mas ela estará sozinha muito mais cedo. Em cerca de 100 bilhões de anos ou um pouco mais tarde, todas as galáxias distantes que podemos observar hoje irão desaparecer de seu firmamento. Nessa altura, a velocidade de sua expansão, causada pela expansão do Universo, ultrapassará a velocidade da luz, de modo que os fótons que emitem nunca chegarão a Milcomed. Na linguagem da cosmologia, as galáxias irão irreversivelmente além de seu horizonte de eventos. Seu brilho aparente diminuirá e, eventualmente, todos eles irão desbotar e apagar. Portanto, os observadores em Milcomed verão apenas suas próprias estrelas - é claro, apenas aquelas que ainda estarão emitindo luz até então. As anãs vermelhas mais claras permanecerão ativas por mais tempo, mas em um máximo de 10 trilhões de anos elas começarão a morrer também.
Universo Padrão
O Modelo Padrão afirma que em nosso tempo o Universo está mudando sob a influência de dois fatores principais: a gravidade da matéria comum e escura e o efeito antigravitante da energia do vácuo diferente de zero, que é comumente chamada de energia escura.
Na juventude do Universo, a energia da radiação eletromagnética e dos fluxos de neutrinos também deram uma contribuição significativa para sua evolução. Agora seu papel é muito pequeno, já que a densidade da energia radiante é extremamente baixa e, além disso, está constantemente caindo devido à expansão do espaço sideral. Ao mesmo tempo, a densidade da energia escura, conforme aparece no modelo padrão, permanece constante. Não diminui com a expansão do Universo e já é três vezes maior do que a densidade de queda monotônica da matéria comum e escura. Portanto, a energia escura está causando uma expansão acelerada do universo, que não pode ser contida pelo enfraquecimento da gravidade das galáxias e do meio intergaláctico.
Planos estratégicos
Quando a idade do universo atinge um trilhão de anos, o comprimento de onda do CMB será igual ao seu tamanho. Então, e ainda mais depois, nenhum detector será capaz de registrar esses fótons ultracold. Portanto, quaisquer observadores, por mais perfeitos que sejam seus instrumentos, não poderão usar a radiação da relíquia como fonte de informação astronômica.
Já o pico do espectro desses fótons está na faixa das microondas, e eles são facilmente detectados por nosso equipamento, fornecendo as informações mais importantes sobre o início da história do Universo. O futuro distante está muito além do modelo cosmológico padrão. Podemos razoavelmente presumir que os buracos negros em crescimento irão absorver uma parte significativa da matéria bariônica e escura, mas o que acontecerá com o seu remanescente, espalhado pelas vastas extensões do espaço?
A física afirma que os elétrons não estão sujeitos a nenhuma forma de decaimento, mas não existe essa certeza sobre os prótons. De acordo com dados modernos, a meia-vida de um próton não pode ser inferior a 1034 anos - isso é muito, mas ainda não a eternidade. Também não sabemos o destino a longo prazo das partículas de matéria escura, que ainda não foram descobertas. A previsão mais provável de um futuro ultra-distante se resume ao fato de que o Universo se tornará extremamente vazio e frio até quase o zero absoluto.
Ainda não se sabe como exatamente isso vai acontecer, aqui depende da física fundamental. No entanto, o futuro em uma escala de trilhões de anos é bastante previsível com base no modelo padrão. Claro, se algumas novas propriedades forem descobertas no vácuo, esse cenário terá que ser revisado, mas isso já está fora de especulação.
Avi Loeb, Professor, Chefe do Departamento de Astronomia da Universidade de Harvard, Diretor do Instituto de Teoria e Modelagem de Computadores, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Entrevistado por: Alexey Levin, Oleg Makarov, Dmitry Mamontov
