El final de nuestro Universo

¿Cómo morirá el universo? El mero hecho de intentar responder a esta pregunta, que es la cuestión definitiva de la cosmología, excede a los límites de los conocimientos actuales. Sin embargo, la búsqueda de una solución a este intrincado asunto ha desafiado y reformado, en los últimos 20 años, muchas de nuestras ideas fundamentales sobre el cosmos. No hace mucho, el destino del universo parecía relativamente claro, y había tres posibles resultados. El escoger el acertado era, simplemente, cuestión de afinar en los cálculos.
La solución más ampliamente aceptada quizá era que el mundo terminaría en un Big Crunch, o “Gran Implosión”, donde menguaría la tasa de expansión y empezaría a dominar la gravedad. La expansión se invertiría entonces y, a lo largo de muchos miles de millones de años, las galaxias y los cúmulos de galaxias irían acercándose poco a poco. Conforme se comprimiera, también se calentaría hasta que, finalmente, todo se descompondría en una sopa de partículas parecida a la que se produjo con el Big Bang, y el universo volvería a la singularidad de la que surgió.

Universo en expansión por el Big Bang

La teoría del Big Crunch tiene el atractivo de que es un final pero, al tiempo, abre la posibilidad de una continuidad: tal implosión podría dar lugar a un nuevo Big Bang y a todo un universo nuevo. Este ciclo podría haberse producido ya muchas veces atrás, antes de dar lugar a nuestro cosmos particular que conocemos.

Las otras dos opciones eran, en definitiva, variaciones sobre el mismo tema. La expansión del universo podría ser demasiado potente como para que la gravedad pudiera siquiera aminorar su marcha, o las cosas podrían estar tan equilibradas que la expansión se ralentizaría poco a poco hasta hacerse casi nula, pero el universo no llegaría nunca a contraerse. Cualquiera de los dos escenarios condena al universo a un “Big Chill”, o “Gran Enfriamiento”, en donde conforme la materia del cosmos se dispersa y escasea el material para la formación de estrellas, la luz del universo se debilita hasta apagarse y lo único que queda es una larga eternidad fría.

Escoger un destino

Entonces, ¿cuál de estas dos alternativas se daría? Las mediciones cruciales, de las que dependía el destino del universo, eran el ritmo al que se expande el cosmos y su densidad actual. Desde que Edwin Hubble (derecha) demostró que el universo se expandía, los astrónomos han intentado medir con precisión esta tasa de expansión, conocida como “Constante de Hubble“, pero sólo en años recientes hemos obtenido una respuesta razonablemente precisa.

De la misma forma ha resultado difícil calcular la masa entera del universo ya que no sólo hay que contar la materia visible, sino también la materia oscura. Sin embargo, al casarlas con la constante de Hubble, incluso las mejores estimaciones parecían llevar siempre a una conclusión frustrante: el universo parecía oscilar alrededor de la “densidad crítica”, como si estuviera indeciso entre el frío eterno de la expansión continuada y el ardiente final de un Big Crunch. Pero entonces, a finales de la década de los noventa, se produjo un descubrimiento sorprendente que pareció resolver el dilema de una vez por todas.

La energía oscura

A finales de la década de los noventa, un equipo de astrónomos se embarcó en un ambicioso proyecto para cotejar las mediciones de la constante de Hubble que realizaba el telescopio espacial Hubble. El equipo cayó en la cuenta de que había otra clase de estrellas tan útiles para determinar distancias como las variables cefeidas y que servían a distancias mucho mayores que éstas.

Se trataba de las supernovas de Tipo I. Como sea que estas brillantes explosiones estelares sean causadas siempre por el mismo suceso, cual es el colapso en estrella de neutrones que una enana blanca que sobrepasa el límite de Chandrasekhar (1,4 masas solares), siempre liberan la misma cantidad de energía y siempre alcanzan la misma luminosidad máxima. Empleando los telescopios más potentes, los astrónomos se dedicaron a buscar todas las supernovas de Tipo I posibles en los lejanos límites del universo.

Lo que observaron cambió nuestra imagen del cosmos. Las supernovas lejanas eran uniformemente menos brillantes y por lo tanto estaban más alejadas de lo que se esperaba. La única explicación que cabe es que la expansión del universo se hubiera acelerado a lo largo de su historia. Parece que actúa una fuerza invisible que impulsa la expansión del universo y contrarrestra los intentos de la gravedad por frenarla. A esta nueva fuerza se la conoce como “energía oscura” y, aunque su causa y naturaleza son todavía un profundo misterio, las consecuencias son claras. La energía oscura parece condenar a nuestro universo a la expansión eterna y a una muerte lenta y fría.

No obstante, la nueva fuerza si añade otro posible destino a nuestra selección. Parece que la fuerza de la energía oscura en el universo aumenta con el paso del tiempo; unas mediciones perfeccionadas apuntan a que la gravedad consiguió ralentizar la expansión cósmica hasta hace unos 6.000 millones de años, cuando la energía oscura se incrementó lo suficiente como para superarla. Si la energía continúa aumentando de forma constante, condenará probablemente al universo a un Gran Enfriamiento, pero algunos argumentan que el incremento podría hacerse a un ritmo exponencial. En algún momento del futuro, esto podría significar que la energía oscura venciera las fuerzas gravitatorias locales e incluso las que dominan los núcleos atómicos. El resultado sería un suceso cataclísmico en el que la materia del cosmos se descompondría en el llamado “Big Rip” o Gran Desgarro.

Una animación de cómo una galaxia
es afectada por el Gran Desgarro

El Gran Enfriamiento

Cuanto más averiguamos acerca de la materia oscura, más probable parece que el universo se enfrente a un futuro largo y frío. ¿Cómo sería entonces este llamado “Big Chill”? Al principio, el cosmos cambiará poco del estado en que lo conocemos. Continuarán formándose nuevas generaciones de estrellas y galaxias pero, al reducirse la cantidad de gas disponible para la formación estelar, las fusiones entre galaxias llevarán a que la mayoría de los cúmulos estén dominados por galaxias elípticas gigantes. Dentro de varios billones de años, incluso las estrellas de estas galaxias se habrán extinguido y en el universo sólo quedarán carcasas estelares carbonizadas orbitando gigantescos agujeros negros.

Con el tiempo, todo se degradará a una forma más simple y ni siquiera estos remanentes estelares muertos serán una excepción. En un futuro inconcebiblemente lejano, incluso los agujeros negros se harán inestables y se evaporarán en un estallidos de luz. Después, las carcasas estelares consumidas perderán su integridad y colapsarán en una nueva generación de pequeños agujeros negros, condenados al mismo destino. Finalmente, nada quedará de nuestro una vez magnífico universo salgo una sopa dispersa de partículas subatómicas que flotarán eternamente en una absoluta oscuridad.

Algunos cosmólogos piensan que el universo puede tener una suspensión de condena y especulan que se ha formado en la superficie de un objeto multidimensional llamado “brana“. Imposible de demostrar hasta ahora, su teoría es que nuestra brana se cruza lentamente con otra y, cuando establecen contacto (quizá cada billón de años) provocan un Big Bang y el nacimiento de nuevos universos.

Esta idea anda lejos de ser aceptada en general, pero es un consuelo pensar que nuestro universo agonizante pudiera un día dar a luz a otro nuevo, tan glorioso como su progenitor.

Más información:

• Análisis del Big Rip con gran número de enlaces
• Cefeidas de M100
• Branas y Bulks
• Big Rip en Wikipedia
• Big Bang en Wikipedia
• Big Crunch en Wikipedia

Imágenes tomadas de la Wikipedia. Texto: diferentes fuentes de Internet.