Het einde van alles (astrofysisch gesproken) Katie Mack Scribner (2020)

Wetenschappers weten hoe de wereld zal eindigen. De zon zal zonder brandstof komen te zitten en zijn rood-reuzenfase ingaan. De laatste uitbarsting van glorie zal zich uitbreiden en de dichtstbijzijnde planeten overspoelen, waardoor de aarde een verkoolde, levenloze rots achterblijft. Onze planeet heeft nog ongeveer vijf miljard jaar te gaan.

Met dit grimmige beeld begint theoretisch astrofysicus Katie Mack haar boek aan het einde van het heelal – een veel onzekerder vooruitzicht. Kosmologen kijken over het algemeen achterom, omdat al het bewijs dat ze met telescopen kunnen onderzoeken ver weg is en betrekking heeft op dingen die lang geleden zijn gebeurd. Het gebruik van de bewegingen van verre sterren en sterrenstelsels om mogelijke toekomsten te voorspellen, houdt meer speculatie in.

In de handen van Mack levert deze speculatie een fascinerend verhaal op. Mensen zijn, schrijft ze, ‘een soort die zich bevindt tussen een besef van onze ultieme onbeduidendheid en het vermogen om ver buiten ons alledaagse leven te reiken, in de leegte, om de meest fundamentele mysteries van de kosmos op te lossen’. Ze is een getalenteerde communicator van complexe natuurkunde, en de passie en nieuwsgierigheid naar astronomie die haar tot een populaire spreker en Twitter-aanwezigheid hebben gemaakt, zijn hier duidelijk (evenals enkele nerdy grappen en een minder dwingende coda over nieuw natuurkundig onderzoek dat raakt aan het centrale thema.)

Mack begint bij het begin, met de oerknal. Wat volgde was inflatie – een periode van snelle expansie. Daarna vormden zich structuren van donkere materie en kwamen de bouwstenen van sterren, planeten, leven en melkwegstelsels samen. waarvan wordt gedacht dat het het universum doordringt, werkt op de een of andere manier de zwaartekracht tegen om uitbreiding te blijven stimuleren.

Het lot van het universum hangt af van of die uitbreiding zal doorgaan, versnellen of omkeren.

The Big Crunch

Astrophysicis ts lang beschouwd als de meest waarschijnlijke ontknoping als een omkering van de oerknal – de big crunch. Buiten onze kosmische omgeving zoomt elk sterrenstelsel van ons weg; een duidelijk teken van uitbreiding. Als het universum genoeg materie bevat, inclusief donkere materie, zal de gecombineerde aantrekkingskracht van alles deze expansie geleidelijk stoppen en de uiteindelijke ineenstorting veroorzaken. Na verloop van tijd zullen sterrenstelsels, en dan individuele sterren, vaker tegen elkaar botsen en elk leven op nabijgelegen planeten doden. Op de laatste momenten, terwijl de dichtheden en temperaturen stijgen in een samentrekkend inferno, zal alles wat overblijft in één enkel punt doven.

Maar donkere energie kan betekenen dat er een ander einde wacht. De vroege jaren van de evolutie van het heelal werden bepaald door de hoeveelheid materie die het bevatte; In de afgelopen paar miljard jaar is donkere energie gaan domineren en het universum naar buiten duwen. De huidige gegevens van de Planck-telescoop van de European Space Agency en andere bronnen zijn consistent met deze uitbreiding die voor altijd voortduurt.

Deze apocalyps, genaamd de Heat Death of Big Freeze, zal “traag en kwellend” zijn, schrijft Mack. In thermodynamisch termen, legt ze uit, het universum zal een toestand van minimale temperatuur en maximale entropie naderen. Naarmate alles steeds verder uit elkaar komt, zal het materiaal van dode sterren zich verspreiden zodat er geen nieuwe sterren kunnen ontstaan, en de sterrenstelsels waar ze deel van uitmaken zal geleidelijk stoppen met groeien. Het is als een verstikking van alle astrofysische activiteit, omdat de brandstof voor groei en voortplanting zo diffuus wordt dat deze onbruikbaar is. Het is een einde ‘gekenmerkt door toenemende isolatie, onverbiddelijk verval en een eonenlange verdwijning in duisternis ”.

De derde ondergang die Mack bespreekt, is de Big Rip. Dit ligt in het verschiet als donkere energie de expansie nog meer versnelt dan momenteel wordt verwacht. Als de ballonnen van het universum zullen de zwaartekrachten uiteindelijk geen galactische clusters bij elkaar kunnen houden. Sterren zullen van elkaar worden ontdaan en zonnestelsels zoals die van ons zullen niet de kracht hebben om bij elkaar te blijven. De resterende sterren en planeten zullen ontploffen. Ten slotte worden de laatste atomen uit elkaar gescheurd.

De laatste metingen wijzen op een Heat Death, maar een Big Crunch of Big Rip vallen binnen hun onzekerheden.

Het laatste doemscenario dat Mack beschrijft is uiterst onwaarschijnlijk: vacuümverval. Een kleine bel van ‘echt vacuüm’ zou kunnen ontstaan als gevolg van instabiliteit in het veld dat verband houdt met het Higgs-deeltje. Dat kan gebeuren als bijvoorbeeld een zwart gat op de verkeerde manier verdampt. Zo’n bubbel zou uitzetten met de snelheid van het licht en alles vernietigen, totdat het het universum opheft. Vacuümverval is misschien al begonnen op een afgelegen plaats. We zullen het niet zien aankomen.

Maar maak je geen zorgen. Zoals Mack adviseert, hoe het er ook uitziet, het einde zal waarschijnlijk pas na 200 miljard jaar nabij zijn.