O universo pode acabar em uma escuridão eterna, explica um astrofísico.

O facto de o Universo algum dia “terminar” não é uma certeza. Ainda assim, tudo o que observamos indica que ele continuará a ser o lar cósmico da humanidade por um tempo imenso.

O Universo - todo o espaço e todo o tempo, com toda a matéria e energia - teve início há cerca de 14 mil milhões de anos, numa expansão muito rápida conhecida como Big Bang. Desde então, porém, ele nunca ficou parado: tem passado por transformações contínuas.

Nos primeiros momentos, o cosmos era dominado por um gás muito difuso de partículas que hoje formam os átomos: protões, neutrões e eletrões. Com o passar do tempo, esse gás foi-se adensando e colapsando, dando origem a estrelas e galáxias.

O que pensamos sobre o futuro do Universo nasce, sobretudo, daquilo que conseguimos ver e medir no presente - e de como essas evidências registam a história do cosmos.

Como astrofísico, observo objetos como galáxias distantes, o que me permite acompanhar, em diferentes épocas, a forma como estrelas e galáxias se alteram ao longo do tempo. A partir dessas observações, construo teorias que apontam para os caminhos prováveis das mudanças futuras.

Prever o futuro do Universo olhando para o passado?

Projetar o futuro do Universo prolongando tendências que vemos hoje chama-se extrapolação. É uma estratégia útil, mas arriscada, porque sempre existe a possibilidade de surgir algo inesperado.

Já a interpolação - isto é, “ligar os pontos” dentro de um conjunto de dados - costuma ser bem mais segura. Imagine que você tem uma foto sua aos 5 anos e outra aos 7 anos. É razoável supor como você se parecia aos 6 anos: isso é interpolar.

Com essas duas fotos, até dá para tentar adivinhar como você seria aos 8 ou 9 anos, mas a confiança cai rapidamente quanto mais longe se tenta ir. Em poucos anos, você pode passar a usar óculos ou crescer de repente.

De forma semelhante, cientistas conseguem estimar como o Universo provavelmente parecerá daqui a alguns milhares de milhões de anos, extrapolando a evolução observada de estrelas e galáxias. Só que, em escalas realmente longas, o “normal” pode mudar: o Universo e o que existe nele já mudaram antes - e podem voltar a mudar de maneiras estranhas.

Como as estrelas vão mudar no futuro do Universo?

Há uma boa notícia: o Sol, a nossa estrela amarela de tamanho médio, deve continuar a brilhar por milhares de milhões de anos. Ele está aproximadamente a meio da sua vida total, que é de cerca de 10 mil milhões de anos. Em geral, a longevidade de uma estrela depende da sua massa: estrelas grandes, quentes e azuis vivem menos; estrelas pequenas, frias e vermelhas conseguem durar muito mais.

Atualmente, algumas galáxias ainda fabricam novas estrelas, enquanto outras já consumiram o gás necessário para essa formação estelar. Quando uma galáxia deixa de formar estrelas, as estrelas azuis - que são muito massivas - rapidamente chegam ao fim: explodem como supernovas e desaparecem após apenas alguns milhões de anos.

Depois, passados milhares de milhões de anos, estrelas amarelas como o Sol expulsam as suas camadas externas, criando uma nebulosa, e o que permanece a iluminar a galáxia são sobretudo as estrelas vermelhas, seguindo o seu ritmo mais lento.

Com o tempo, todas as galáxias do Universo acabarão por deixar de produzir estrelas novas. A luz estelar que preenche o cosmos tenderá, então, a ficar mais avermelhada e mais fraca, gradualmente.

Num horizonte ainda mais distante - em trilhões de anos, isto é, centenas de vezes a idade atual do Universo - até essas estrelas vermelhas deverão apagar-se, e a escuridão dominará.

Apesar disso, até lá haverá muitas estrelas a fornecer luz e calor por muito tempo.

Um detalhe adicional ajuda a dar escala ao “futuro próximo” da nossa vizinhança: dentro de cerca de 5 mil milhões de anos, o Sol deverá entrar numa fase de gigante vermelha, expandindo-se e alterando drasticamente as condições nos planetas internos. Mais tarde, ele deverá terminar como uma anã branca - um remanescente quente, mas sem nova fusão nuclear.

Como as galáxias vão mudar no futuro: Via Láctea, Andrômeda e fusões

Pense em construir um castelo de areia na praia: cada balde acrescenta material e o castelo cresce. As galáxias evoluem de modo parecido ao longo do tempo, aumentando de tamanho ao “incorporar” galáxias menores. Essas fusões de galáxias devem continuar no futuro.

Em aglomerados de galáxias, centenas de galáxias caem em direção a um centro comum, e isso frequentemente leva a colisões complexas. Nessas fusões, galáxias espirais - discos relativamente organizados - podem combinar-se de forma caótica, formando estruturas mais amorfas, como grandes “nuvens” de estrelas. É tão fácil transformar um castelo de areia bem feito numa confusão quanto derrubá-lo com um pontapé.

Por isso, à medida que o tempo passa, o Universo tende a apresentar menos galáxias espirais e mais galáxias elípticas, já que muitas espirais acabam por se fundir e dar origem a sistemas elípticos.

A Via Láctea e a galáxia vizinha Andrômeda provavelmente passarão por um processo desse tipo em alguns milhares de milhões de anos. E não há motivo para pânico: mesmo com a fusão das galáxias, as estrelas são tão espaçadas que, em grande parte, passariam umas pelas outras sem sofrer danos. Para observadores do futuro, o espetáculo no céu seria extraordinário.

Como o próprio Universo vai mudar no futuro: expansão, energia escura e horizonte cósmico

O Big Bang iniciou uma expansão que, ao que tudo indica, deve prosseguir. A gravidade de tudo o que existe - estrelas, galáxias, gás e matéria escura - atua no sentido de travar essa expansão, puxando tudo para dentro. Algumas teorias defendem que a expansão poderia simplesmente “seguir em frente” a um ritmo constante, ou até desacelerar e parar.

No entanto, há evidências de que uma força ainda pouco compreendida está a produzir um efeito repulsivo, fazendo com que a expansão acelere. Essa componente é chamada de energia escura, mas o que sabemos sobre ela ainda é muito limitado.

Como passas numa bolacha a crescer no forno, as galáxias tenderiam a afastar-se umas das outras cada vez mais depressa. Se essa aceleração continuar, outras galáxias podem ficar tão distantes que, vistas a partir da Via Láctea, se tornariam impossíveis de observar.

Em síntese, o melhor cenário preditivo hoje é este:

• A formação estelar será interrompida, e as galáxias ficarão dominadas por estrelas antigas, vermelhas e fracas, arrefecendo aos poucos até à escuridão.
  
• Cada grupo ou aglomerado de galáxias acabará por se fundir, originando uma única galáxia elíptica enorme.
  
• A expansão acelerada do Universo fará com que galáxias fora do Grupo Local fiquem além do nosso alcance observacional.

Esse quadro conduz, no fim, a uma eternidade escura que se estende por trilhões de anos. Ainda assim, novos dados podem surgir e alterar essa narrativa; o próximo capítulo da história cósmica pode revelar algo totalmente diferente - e surpreendentemente belo.

Outra peça que costuma entrar nessas conversas é o papel dos buracos negros. Em escalas de tempo absurdamente longas, muito maiores do que trilhões de anos, alguns modelos sugerem que até buracos negros podem perder massa lentamente por processos quânticos (como a radiação de Hawking). Se isso acontecer, o “resto final” do cosmos pode ser ainda mais frio e rarefeito do que imaginamos hoje.

Dependendo do ponto de vista, talvez o Universo nem tenha um “fim” propriamente dito. Mesmo que o que exista no futuro distante seja muito diferente do que vemos agora, é difícil imaginar um cenário em que o Universo simplesmente deixe de existir por completo.

E como tudo isso faz você se sentir? Às vezes, essa perspetiva desperta em mim uma melancolia - uma forma de tristeza - mas logo me lembro de que vivemos numa fase particularmente empolgante da história do Universo: muito perto do início, numa era cheia de estrelas e galáxias fascinantes para observar.

O cosmos pode sustentar a sociedade humana e a nossa curiosidade por milhares de milhões de anos no futuro, portanto há muito tempo para continuarmos a explorar e a procurar respostas.

Stephen DiKerby, investigador de pós-doutoramento em Física e Astronomia, Universidade Estadual de Michigan

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