Come finirà l'universo? "Non con il botto ma con un piagnucolio", ha scritto il poeta americano T.S. Eliot riguardo alla fine del mondo. Ma se vuoi una risposta più definita, scoprirai che i fisici hanno trascorso innumerevoli ore a rigirare questa domanda nelle loro menti e hanno inserito perfettamente le ipotesi più plausibili in alcune categorie.
"Nei libri di testo e nelle lezioni di cosmologia, apprendiamo che ci sono tre futuri fondamentali per l'universo", ha affermato Robert Caldwell, un cosmologo della Dartmouth University di Hannover, nel New Hampshire.
In uno scenario, il cosmo potrebbe continuare ad espandersi per sempre, con tutta la materia che alla fine si disintegrerà in energia in quella che è conosciuta come una "morte per calore", ha detto Caldwell. In alternativa, la gravità potrebbe causare il collasso dell'universo, creando un Big Bang inverso, chiamato Big Crunch (lo spiegheremo più avanti). Oppure, c'è la possibilità che l'energia oscura farà accelerare l'espansione dell'universo sempre più velocemente, evolvendosi in un processo in fuga noto come Big Rip.
Prima di discutere della fine dell'universo, andiamo alla sua nascita. La nostra attuale comprensione è che il tempo e lo spazio sono iniziati durante il Big Bang, quando un punto subatomico, ultra-caldo e super-denso è esploso verso l'esterno. Una volta che le cose si sono abbastanza raffreddate, le particelle hanno iniziato a formare strutture più grandi come galassie, stelle e tutta la vita sulla Terra. Attualmente stiamo vivendo circa 13 miliardi di anni dopo l'inizio dell'universo, ma, dati i diversi scenari per la sua scomparsa, non è chiaro per quanto tempo persisterà l'universo.
Nel primo scenario - l'universo si inchina per esistenza a causa della morte per calore - tutte le stelle del cosmo bruceranno il loro combustibile, con la maggior parte di loro che lascerà dietro di sé resti densi noti come nane bianche e stelle di neutroni. Le stelle più grandi crollerebbero in buchi neri. Mentre queste bestie non sono così fameliche come sono spesso rappresentate, dato il tempo sufficiente, la loro enorme attrazione gravitazionale attirerebbe la maggior parte della materia nelle loro fauci che consumano tutto.
"Quindi potrebbe accadere qualcosa di spettacolare", ha detto Caldwell a Live Science.
Si pensa che i buchi neri emettano un tipo speciale di emissione chiamata radiazione di Hawking, chiamata per il fisico defunto Stephen Hawking, che per primo postulò la teoria. Questa radiazione in realtà ruba ogni buco nero di un po 'di massa, facendo evaporare lentamente il buco. Dopo 10-to-the-100 anni (che è il numero 1 seguito da 100 zeri), tutti i buchi neri si dissiperanno, lasciando dietro di sé solo energia inerte, secondo Kevin Pimbblet, un astrofisico dell'Università di Hull nel Regno Unito.
Sotto il Big Crunch, al contrario, l'attrazione gravitazionale di stelle e galassie un giorno avrebbe ricominciato a riunire l'intero universo. Il processo si svolgerà in un certo senso come un Big Bang arretrato, con ammassi galattici che si schiantano e si fondono, quindi stelle e pianeti si fondono insieme e, infine, tutto nell'universo formerebbe ancora una volta un punto denso di dimensioni infinitamente piccole.
Tale risultato fornisce una certa simmetria temporale al cosmo. "È ordinato e pulito", ha detto Caldwell. "È come quando vai in campeggio; non lasciare nulla alle spalle."
L'ultima possibilità di base per la fine dell'universo è conosciuta come Big Rip. In questo scenario, l'energia oscura - la sostanza misteriosa che agisce in opposizione alla gravità - separa tutto pezzo per pezzo. L'espansione del cosmo accelera fino a quando galassie distanti si allontanano da noi così rapidamente che la loro luce non può più essere vista. Mentre l'espansione accelera, oggetti sempre più vicini iniziano a scomparire dietro quello che Caldwell ha descritto come un "muro di oscurità".
"Le galassie si separano, il sistema solare si separa, lascia correre la tua immaginazione", ha detto. "I pianeti, e infine gli atomi, quindi l'universo stesso."
Quale "fine" accadrà?
Poiché le proprietà dell'energia oscura non sono ancora ben comprese, i ricercatori non sanno quale di questi scenari prevarrà. Caldwell ha detto che spera che osservatori in sviluppo come il Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) della NASA, o il Large Synoptic Survey Telescope (LSST), che sarà presto implementato, aiuteranno a chiarire il comportamento dell'energia oscura, forse fornendo una migliore comprensione di la fine dell'universo.
Ci sono altre prospettive esotiche su come il cosmo potrebbe calciare il secchio. Secondo le leggi conosciute della fisica, è possibile che il bosone di Higgs - una particella che è responsabile di dare la massa a tutte le altre particelle conosciute - un giorno possa distruggere tutto. Quando fu scoperto nel 2012, gli Higgs avevano una massa circa 126 volte quella di un protone. Ma è teoricamente possibile che quella massa cambi. Questo perché l'universo potrebbe non essere nella sua configurazione di energia più bassa possibile in questo momento. L'intero cosmo potrebbe trovarsi in un cosiddetto falso vuoto instabile, al contrario di un vero vuoto. Se gli Higgs dovessero in qualche modo decadere in una massa inferiore, allora l'universo cadrebbe in un vero stato di vuoto a bassa energia.
Se all'improvviso gli Higgs avessero una massa inferiore e proprietà diverse, tutto il resto dell'universo verrebbe influenzato in modo simile. Gli elettroni potrebbero non essere più in grado di orbitare attorno ai protoni, rendendo impossibili gli atomi. Allo stesso modo i fotoni potrebbero sviluppare massa, il che significa che il sole potrebbe sembrare una pioggia. Non è noto se qualsiasi creatura vivente possa sopravvivere a tale stato.
"Lo classificherei come una sorta di catastrofe ambientale della fisica delle particelle", ha detto Caldwell. "Non sta causando direttamente la fine dell'universo, ma lo rende semplicemente un posto schifoso in cui vivere."
