El destino del universo está determinado por la densidad del universo. La preponderancia de evidencia hasta la fecha, basada en mediciones de la tasa de expansión y la densidad de masa, favorece un universo que continuará expandiéndose indefinidamente, resultando en el escenario de “gran congelación” a continuación. Sin embargo, las observaciones no son concluyentes, y todavía son posibles modelos alternativos.
Gran congelación o muerte por calor
El Big Freeze es un escenario en el que la expansión continua da como resultado un universo que se aproxima asintóticamente a la temperatura cero absoluta. Este escenario, en combinación con el escenario Big Rip, actualmente está ganando terreno como la hipótesis más importante.
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En ausencia de energía oscura, podría ocurrir solo bajo una geometría plana o hiperbólica. Con una constante cosmológica positiva, también podría ocurrir en un universo cerrado. En este escenario, se espera que las estrellas se formen normalmente durante 10¹² a 10¹⁴ (1–100 billones) de años, pero eventualmente el suministro de gas necesario para la formación de estrellas se agotará. A medida que las estrellas existentes se queden sin combustible y dejen de brillar, el universo se oscurecerá lenta e inexorablemente. Finalmente, los agujeros negros dominarán el universo, que desaparecerán con el tiempo a medida que emitan radiación de Hawking. Con el tiempo infinito, habría una disminución espontánea de la entropía por el teorema de recurrencia de Poincaré, las fluctuaciones térmicas y el teorema de fluctuación.
Un escenario relacionado es la muerte por calor, que establece que el universo pasa a un estado de máxima entropía en el que todo se distribuye uniformemente y no hay gradientes, que son necesarios para mantener el procesamiento de la información, una de las cuales es la Vida. El escenario de muerte por calor es compatible con cualquiera de los tres modelos espaciales, pero requiere que el universo alcance un mínimo de temperatura eventual.
Big Rip
En el caso especial de la energía oscura fantasma, que tiene aún más presión negativa que una constante cosmológica simple, la densidad de la energía oscura aumenta con el tiempo, lo que hace que aumente la tasa de aceleración, lo que lleva a un aumento constante de la constante de Hubble. Como resultado, todos los objetos materiales en el universo, comenzando con las galaxias y eventualmente (en un tiempo finito) todas las formas, sin importar cuán pequeñas, se desintegrarán en partículas elementales y radiación no unidas, desgarradas por la fuerza de energía fantasma y disparando aparte de El uno al otro. El estado final del universo es una singularidad, ya que la densidad de energía oscura y la tasa de expansión se vuelven infinitas.
Gran crujido
El gran crujido. El eje vertical puede considerarse como más o menos tiempo.
La hipótesis de Big Crunch es una visión simétrica del destino final del universo. Justo cuando el Big Bang comenzó una expansión cosmológica, esta teoría asume que la densidad promedio del universo es suficiente para detener su expansión y comenzar a contraerse. El resultado final es desconocido; una estimación simple haría que toda la materia y el espacio-tiempo en el universo colapsen en una singularidad adimensional, pero a estas escalas se deben considerar efectos cuánticos desconocidos (ver Gravedad cuántica). La evidencia reciente sugiere que este escenario no es probable, pero no se ha descartado ya que las mediciones solo están disponibles durante un corto período de tiempo y podrían revertirse en el futuro.
Este escenario permite que el Big Bang ocurra inmediatamente después del Big Crunch de un universo anterior. Si esto sucede repetidamente, crea un modelo cíclico, que también se conoce como universo oscilatorio. El universo podría consistir en una secuencia infinita de universos finitos, con cada universo finito terminando con un Big Crunch que también es el Big Bang del próximo universo. Teóricamente, el universo cíclico no podría conciliarse con la segunda ley de la termodinámica: la entropía se acumularía de una oscilación a otra y causaría la muerte por calor. La evidencia actual también indica que el universo no está cerrado. Esto ha provocado que los cosmólogos abandonen el modelo de universo oscilante. El modelo cíclico adopta una idea similar, pero esta idea evade la muerte por calor debido a una expansión de las branas que diluye la entropía acumulada en el ciclo anterior.
Gran rebote
El Big Bounce es un modelo científico teorizado relacionado con el comienzo del universo conocido. Deriva del universo oscilatorio o de la interpretación cíclica de repetición del Big Bang, donde el primer evento cosmológico fue el resultado del colapso de un universo anterior.
Según una versión de la teoría de la cosmología del Big Bang, al principio el universo era infinitamente denso. Tal descripción parece estar en desacuerdo con todo lo demás en física, y especialmente la mecánica cuántica y su principio de incertidumbre.
Por lo tanto, no es sorprendente que la mecánica cuántica haya dado lugar a una versión alternativa de la teoría del Big Bang. Además, si el universo está cerrado, esta teoría predeciría que una vez que este universo colapse, generará otro universo en un evento similar al Big Bang después de que se alcance una singularidad universal o una fuerza cuántica repulsiva provoque una nueva expansión.
En términos simples, esta teoría establece que el universo repetirá continuamente el ciclo de un Big Bang, seguido de un Big Crunch.
Falso vacío
Para comprender mejor la teoría del falso colapso del vacío, primero se debe comprender el campo de Higgs que impregna el universo. Al igual que un campo electromagnético, su intensidad varía en función de su potencial. Un verdadero vacío existe mientras el universo exista en su estado de energía más bajo, en cuyo caso la teoría del falso vacío es irrelevante. Sin embargo, si el vacío no está en su estado de energía más bajo (un falso vacío), podría entrar en un estado de energía más bajo.
Esto se llama evento de metaestabilidad al vacío. Esto tiene el potencial de alterar fundamentalmente nuestro universo; En escenarios más audaces, incluso las diversas constantes físicas podrían tener valores diferentes, afectando gravemente los fundamentos de la materia, la energía y el espacio-tiempo. También es posible que todas las estructuras se destruyan instantáneamente, sin previo aviso.
Los estudios de una partícula similar al bosón de Higgs respaldan la teoría de un falso colapso del vacío en miles de millones de años a partir de ahora.
Incertidumbre cósmica
Cada posibilidad descrita hasta ahora se basa en una forma muy simple para la ecuación de estado de energía oscura. Pero como su nombre lo indica, actualmente se sabe muy poco sobre la física de la energía oscura. Si la teoría de la inflación es cierta, el universo pasó por un episodio dominado por una forma diferente de energía oscura en los primeros momentos del Big Bang; pero la inflación terminó, lo que indica una ecuación de estado mucho más compleja que las supuestas hasta ahora para la energía oscura actual. Es posible que la ecuación de estado de energía oscura cambie nuevamente, lo que resultaría en un evento que tendría consecuencias extremadamente difíciles de predecir o parametrizar. Como la naturaleza de la energía oscura y la materia oscura siguen siendo enigmáticas, incluso hipotéticas, las posibilidades que rodean su próximo papel en el universo son actualmente desconocidas.
Fuente: Wikipedia
