O fim de tudo (astrofisicamente falando) Katie Mack Scribner (2020)

Os cientistas sabem como o mundo vai acabar. O Sol ficará sem combustível e entrará em sua fase de gigante vermelha. Sua explosão final de glória se expandirá e envolverá os planetas mais próximos, deixando a Terra como uma rocha carbonizada e sem vida. Nosso planeta tem cerca de cinco bilhões de anos restantes.

Com esta imagem sombria, a astrofísica teórica Katie Mack começa seu livro sobre o fim do Universo – uma perspectiva muito mais incerta. Os cosmólogos geralmente olham para trás, porque todas as evidências que podem examinar com telescópios estão distantes e dizem respeito a coisas que aconteceram há muito tempo. Usar os movimentos de estrelas e galáxias distantes para prever possíveis futuros envolve mais especulação.

Nas mãos de Mack, essa especulação cria uma história fascinante. Os humanos são, ela escreve, “uma espécie equilibrada entre uma consciência de nossa insignificância final e uma capacidade de ir muito além de nossas vidas mundanas, no vazio, para resolver os mistérios mais fundamentais do cosmos”. Ela é uma comunicadora talentosa de complexos física, e a paixão e curiosidade sobre astronomia que a tornaram uma palestrante popular e presença no Twitter são evidentes aqui. (Assim como algumas piadas nerds e uma coda menos convincente sobre novas pesquisas de física tangenciais ao tema central.)

Mack começa no início, com o Big Bang. O que se seguiu foi a inflação – um período de rápida expansão. Então, estruturas de matéria escura se formaram e os blocos de construção de estrelas, planetas, vida e galáxias se reuniram. Atualmente, energia escura, pensado para permear o Universo, de alguma forma neutraliza as forças da gravidade para continuar impulsionando a expansão.

O destino do Universo depende se essa expansão vai continuar, acelerar ou reverter.

The Big Crunch

Astrofísica Há muito tempo é considerado o desfecho mais provável a reversão do Big Bang – o Big Crunch. Fora de nossa vizinhança cósmica, cada galáxia está se afastando de nós; um claro sinal de expansão. Se o Universo mantiver matéria suficiente, incluindo matéria escura, a atração gravitacional combinada de tudo interromperá gradualmente essa expansão e precipitará o colapso final. Com o tempo, as galáxias, e depois as estrelas individuais, se chocam com mais frequência, matando qualquer vida em planetas próximos. Nos momentos finais, conforme as densidades e temperaturas aumentam em um inferno que se contrai, tudo o que resta se extinguirá em um único ponto.

Mas a energia escura pode significar que um fim diferente o aguarda. Os primeiros anos da evolução do Universo foram determinados pela quantidade de matéria que ele continha; nos últimos bilhões de anos, a energia escura começou a dominar, empurrando o universo para fora. Os dados atuais do telescópio Planck da Agência Espacial Européia e outras fontes são consistentes com esta expansão contínua para sempre.

Chamado de Heat Death ou Big Freeze, este apocalipse será “lento e agonizante”, escreve Mack. Em termodinâmica termos, ela explica, o Universo se aproximará de um estado de temperatura mínima e entropia máxima. À medida que tudo fica cada vez mais distante, o material das estrelas mortas se dispersa de modo que novas estrelas não podem se formar, e as galáxias das quais fazem parte irá parar de crescer gradualmente. É como o sufocamento de toda atividade astrofísica, já que o combustível para o crescimento e a reprodução se torna tão difuso que se torna inutilizável. É um fim “marcado por um isolamento crescente, decadência inexorável e um desaparecimento eterno na escuridão ”.

A terceira morte que Mack discute é o Big Rip. Isso está guardado se a energia escura acelerar a expansão ainda mais do que o esperado atualmente. Conforme os balões do Universo, eventualmente, as forças gravitacionais não serão capazes de manter os aglomerados galácticos juntos. As estrelas serão arrancadas umas das outras, e sistemas solares como o nosso não terão força para permanecer juntos. As estrelas e planetas restantes explodirão. Finalmente, os últimos átomos serão separados.

As medições mais recentes apontam para uma morte por calor, mas um Big Crunch ou Big Rip estão dentro de suas incertezas.

O cenário do juízo final que Mack descreve como extremamente improvável: decadência do vácuo. Uma pequena bolha de “vácuo verdadeiro” pode se formar, devido à instabilidade no campo associada ao bóson de Higgs. Isso pode acontecer se, digamos, um buraco negro evaporar da maneira errada. Essa bolha se expandiria na velocidade da luz, destruindo tudo, até cancelar o universo. A decadência do vácuo já pode ter começado em algum lugar distante. Não veremos isso chegando.

Não se preocupe, no entanto. Como Mack aconselha, seja como for, o fim provavelmente não estará próximo por pelo menos 200 bilhões de anos.