O universo pode terminar numa escuridão eterna, explica um astrofísico.

O facto de o Universo vir a ter, de facto, um “fim” não é garantido. Ainda assim, tudo o que hoje sabemos aponta para que continue a ser a casa cósmica da Humanidade durante muitíssimo tempo.

O Universo - todo o espaço e todo o tempo, e toda a matéria e energia - começou há cerca de 14 mil milhões de anos, numa expansão súbita a que chamamos Big Bang. Desde então, tem estado em transformação permanente: primeiro, era dominado por um gás muito difuso de partículas que viriam a formar os átomos (protões, neutrões e electrões). Mais tarde, esse gás colapsou, dando origem a estrelas e galáxias.

A nossa ideia sobre o futuro do Universo nasce, em grande parte, do que conseguimos observar no presente. Enquanto astrofísico, estudo objectos como galáxias muito distantes, o que me permite perceber como as estrelas e as galáxias evoluem ao longo do tempo. A partir daí, construo teorias capazes de antecipar como o Universo poderá mudar.

Interpolação e extrapolação: prever o futuro a partir do passado?

Projetar o futuro do Universo prolongando as tendências observadas hoje chama-se extrapolação. É uma ferramenta útil, mas tem risco: o inesperado pode acontecer.

Já a interpolação - ligar pontos dentro de um conjunto de dados - é bem mais segura. Imagine que tem uma fotografia sua com 5 anos e outra com 7. Alguém conseguiria, com alguma confiança, adivinhar como seria aos 6. Isso é interpolação.

Com as mesmas duas fotos, talvez também tentassem extrapolar para os 8 ou 9 anos - mas prever com precisão um futuro mais distante torna-se difícil. Entretanto, pode precisar de óculos, ou dar um esticão de crescimento.

Na Cosmologia, acontece algo semelhante: os cientistas conseguem estimar com razoável robustez como o Universo deverá parecer daqui a alguns mil milhões de anos, extrapolando a forma como as estrelas e as galáxias mudam. Porém, a escalas muito longas, o comportamento do Universo - e do que existe dentro dele - pode voltar a surpreender, tal como já surpreendeu no passado.

Como vão as estrelas mudar no futuro?

Há boas notícias: o Sol, a nossa estrela amarela de tamanho médio, deverá continuar a brilhar por mil milhões de anos. Está, aproximadamente, a meio da sua vida útil total, de cerca de 10 mil milhões de anos. Em geral, a longevidade de uma estrela depende da massa: estrelas muito grandes, quentes e azuis vivem pouco; estrelas pequenas, frias e vermelhas podem durar muitíssimo mais.

Actualmente, algumas galáxias ainda fabricam novas estrelas, mas outras já esgotaram o gás necessário à formação estelar. Quando uma galáxia deixa de formar estrelas, as estrelas azuis (massivas) desaparecem depressa: acabam em supernova, explodindo ao fim de apenas alguns milhões de anos.

Depois, passados mil milhões de anos, as estrelas amarelas como o Sol expulsam as suas camadas exteriores, criando uma nebulosa, e sobra uma população dominada por estrelas vermelhas a “andar” devagar na sua evolução. Com o tempo, todas as galáxias do Universo deixarão de produzir novas estrelas, e a luz estelar que preenche o Universo tenderá, gradualmente, a ficar mais vermelha e mais fraca.

A uma escala temporal de biliões de anos - centenas de vezes a idade actual do Universo - até essas estrelas vermelhas se irão apagando, conduzindo o cosmos para a escuridão.

Até lá, no entanto, haverá inúmeras estrelas a fornecer luz e calor.

Como vão as galáxias evoluir no futuro?

Imagine construir um castelo de areia na praia: cada balde de areia torna-o maior. De forma análoga, as galáxias crescem ao longo do tempo ao “engolirem” galáxias menores. Estas fusões de galáxias deverão continuar no futuro.

Em aglomerados de galáxias, centenas de galáxias caem em direcção a um centro comum, o que frequentemente resulta em colisões complexas e desordenadas. Durante estas fusões, as galáxias espirais - discos relativamente organizados - combinam-se de maneira caótica, formando estruturas mais amorfas, como “nuvens” de estrelas. Tal como é fácil transformar um castelo de areia bem feito num monte confuso ao dar-lhe um pontapé, também é fácil desfazer a ordem de uma galáxia espiral num processo de fusão.

Por isso, ao longo do tempo, o Universo deverá ter menos galáxias espirais e mais galáxias elípticas, porque muitas espirais acabarão por se fundir e dar origem a elípticas.

A Via Láctea e a galáxia vizinha Andrómeda poderão fundir-se desta forma dentro de alguns mil milhões de anos. Não é motivo de alarme: as estrelas de cada galáxia passariam umas pelas outras sem sofrer danos directos, e os observadores do futuro teriam um espectáculo impressionante ao ver duas galáxias a unirem-se.

Como a energia escura pode moldar o futuro do Universo

O Big Bang iniciou uma expansão do Universo que, muito provavelmente, continuará. A gravidade de tudo o que existe - estrelas, galáxias, gás e matéria escura - puxa para dentro e tende a travar a expansão; por isso, algumas teorias sugerem que a expansão poderá prosseguir “por inércia” ou até abrandar até parar.

No entanto, há indícios de que uma força ainda pouco compreendida esteja a exercer um efeito repulsivo, acelerando a expansão. A essa componente dá-se o nome de energia escura, mas sabemos muito pouco sobre o que é, ao certo.

Como passas dentro de uma bolacha no forno, as galáxias afastam-se umas das outras cada vez mais depressa. Se isto continuar, outras galáxias poderão afastar-se tanto que deixem de ser observáveis a partir da Via Láctea.

O melhor cenário actual - e o que ele implica

Em síntese, a previsão mais consistente com os dados actuais aponta para:

• O ritmo de formação estelar acabará por cessar, deixando as galáxias dominadas por estrelas velhas, vermelhas e pouco luminosas, arrefecendo lentamente rumo à escuridão.
• Cada grupo ou aglomerado de galáxias tenderá a fundir-se numa única galáxia enorme, tipicamente elíptica.
• A expansão acelerada do Universo poderá tornar impossível observar galáxias para lá do nosso Grupo Local.

Este enredo, no limite, leva a uma eternidade escura com duração de biliões de anos. Ainda assim, novos dados podem obrigar-nos a reescrever a história: o próximo capítulo da evolução do Universo pode revelar algo totalmente diferente - e inesperadamente belo.

Dois elementos extra que também contam a história

Mesmo num Universo a caminhar para menos luz estelar, certos objectos continuarão a marcar o panorama durante muito tempo. Por exemplo, os buracos negros (formados a partir de estrelas massivas e no centro de muitas galáxias) podem persistir por escalas temporais enormes, influenciando a dinâmica das galáxias e o destino da matéria ao seu redor.

Além disso, a radiação cósmica remanescente do Universo primordial continuará a viajar pelo espaço, ficando progressivamente mais “fria” e difícil de detectar à medida que a expansão estica o seu comprimento de onda. Para civilizações muito futuras, reconstruir a história do Big Bang poderá tornar-se um desafio observacional maior do que é para nós hoje.

O Universo terá mesmo um “fim”?

Dependendo da forma como se olha para isto, o Universo pode nem sequer ter um “fim” no sentido comum. Mesmo que o que exista no futuro longínquo seja muito diferente do Universo actual, é difícil imaginar um cenário em que o Universo desapareça por completo.

E como é que esta perspectiva nos faz sentir? Por vezes, pode provocar uma melancolia tranquila - uma tristeza vaga. Mas também lembra algo notável: vivemos numa fase extremamente empolgante da história do Universo, numa era rica em estrelas e galáxias para observar.

O cosmos pode sustentar a sociedade humana e a curiosidade científica por mil milhões de anos no futuro, o que nos dá muito tempo para continuar a explorar e a procurar respostas.

Stephen DiKerby, Investigador pós-doutorado em Física e Astronomia, Universidade do Estado de Michigan

Este artigo é republicado da publicação “A Conversa”, ao abrigo de uma licença Comuns Criativos. Leia o artigo original.