O destino do Universo



Na ausência de energia escura, isto é, se o Universo fosse composto unicamente por matéria, a sua geometria determinaria o seu destino. Num Universo hiperbólico (topo) ou plano (intermédia), o factor de escala (dimensão) do universo aumenta sempre no tempo - a expansão é eterna. Num Universo fechado (em baixo), a expansão cessa e dá-se um colapso.
A possível existência da energia escura leva necessáriamente a uma revisão da nossa perspectiva sobre o destino do Universo.

De facto, antes da descoberta da expansão acelerada do Universo, pensava-se que o seu destino se decidia pela competição entre a expansão causada pela “explosão” inicial (o Big-Bang) e a força atractiva da gravidade, que tende a contrariar a expansão. Se o Universo fosse apenas constituído por matéria, a sua geometria determinaria completamente o seu futuro. Assim, um universo (espacialmente) aberto não teria massa suficiente para que a força da gravidade ganhasse e o universo se expandisse para sempre enquanto que um Universo fechado teria, pelo que a expansão seria cada vez mais lenta até que cessaria e se iniciaria um colapso. O caso do Universo (espacialmente) plano é um caso limite em que existe exactamente a quantidade de massa necessária para que a expansão seja cada vez mais lenta até que pára assimptoticamente; as medidas recentes das anisotropias da radiação cósmica de fundo permitem concluir que o Universo é plano, dentro da margem de erro da observação, já muito pequena, o que nos levaria à conclusão de que esse seria o destino do Universo.

No entanto, a descoberta de que a expansão do Universo está de facto a acelerar e de que a matéria corresponde apenas a cerca de 30% da composição total do universo reabre a questão do seu destino. Em particular, a geometria já não determina completamente o destino do Universo mas mantêm-se três possibilidades: se a densidade de energia escura permanecer constante, a expansão vai continuar a acelerar, os objectos celestes que hoje observamos irão ficando cada vez mais afastados e ficaremos cada vez mais isolados no Universo. Este é o caso previsto pelo modelo que explica a energia escura através da chamada constante cosmológica. Por outro lado, se a densidade de energia escura variar no tempo, a possibilidade mais espectacular é a de que ela aumente no tempo e daqui a muitos biliões de anos venha a causar a destruição de toda a matéria existente no Universo, mesmo ao nível atómico dada a rapidez da expansão. Por outro lado, se a densidade de energia escura diminuir no futuro, é possível que o universo comece a desacelerar podendo mesmo conduzir a um colapso.



Num Universo com energia escura, a variação do factor de escala do Universo com o tempo depende da forma como esta varia no tempo. Se a densidade de energia escura for constante, a expansão continuará a acelerar para sempre; se aumentar, a aceleração da expansão pode ser tão rápida que as galáxias, estrelas, planetas e mesmo os átomos. sejam completamente destruídos, o chamado “Big Rip”. Finalmente, se a densidade de energia escura diminuir com o tempo, o universo pode colapsar, o chamado “Big Crunch”. Crédito: NASA/CXC/M. Weiss.