Todo principio tiene un fin. Esta es la verdad más real de nuestra existencia, por lo tanto, el fin del Universo es algo que sucederá de manera inevitable en el futuro.

¿Cómo será ese final desde el plano físico? ¿Qué le pasará a las estrellas, los planetas y las galaxias que conocemos? ¿Habrá alguna posibilidad de vida en ese escenario? Estas son algunas de las preguntas que nos asaltan cuando pensamos en el destino último de nuestro cosmos.

Los científicos llevan décadas investigando este tema y han propuesto tres teorías principales, basadas en las fuerzas de atracción y repulsión que actúan en el Universo. Estas teorías son el Big Freeze, el Big Crunch y el Big Rip.

Cada una de ellas tiene sus propios argumentos y consecuencias, y ninguna está totalmente confirmada ni descartada. Veamos en qué consisten y qué implican para el futuro del Universo.

Las tres teorías que develan el misterio

El Big Freeze

Según esta teoría, el Universo se extinguirá por la expansión cósmica permanente hacia un estado helado que no será habitable. Esto provocará el desplome de las estrellas, que se quedarán sin más combustible nuclear.

Algunos expertos afirman que la fuerza de repulsión aumentaría la distancia entre los planetas, lo que impediría la formación de nuevas estrellas. Además, muchos de los astros que existen se desintegrarían hasta ser ‘enanas blancas’. A esto se añade que varios cuerpos celestes se transformarían en agujeros negros que se lo tragarían todo. En ese instante el congelamiento del Universo lo llevaría a su final.

El Big Crunch

Esta teoría es tal vez la más respaldada por la comunidad científica, pues sostiene que la gravedad de las estrellas hará que se fusionen en una sola entidad. Así, las estrellas y las galaxias se convertirían en una masa diminuta que seguiría el orden natural, para volver al origen de todo. Aquí terminaría el Universo que conocemos y surgiría uno nuevo y distinto.

En esta teoría ocurriría lo inverso al Big Bang.

El Big Rip

Esta teoría llamada el ‘Gran Desgarramiento’ plantea que la expansión continua del Universo hará que los componentes del sistema se derrumben. Esto se debería a que el crecimiento de la energía oscura desequilibraría la gravedad, por lo que los planetas y las estrellas no podrían permanecer unidos.

De esta forma, primero se separarían las galaxias; después, los planetas se alejarían de las galaxias; finalmente, las estrellas y los planetas se reducirían a pequeñas partículas subatómicas por la radiación.

¿Se está expandiendo el Universo?

¿Cuál es la relación de estas teorías con la energía oscura?

La energía oscura es una forma misteriosa de energía que parece estar presente en todo el espacio y que ejerce una presión negativa que acelera la expansión del Universo. La energía oscura constituye alrededor del 70% de la masa-energía del Universo y por lo tanto determina su destino final.

Las tres teorías que mencionas dependen de las propiedades de la energía oscura, en particular de su ecuación de estado, que relaciona su presión con su densidad. Esta ecuación se suele expresar mediante un parámetro llamado w, que puede variar con el tiempo y el espacio.

  • El Big Freeze ocurre si w es mayor o igual que -1, lo que implica que la densidad de la energía oscura disminuye con la expansión, pero más lentamente que la de la materia. En este caso, la expansión del Universo continúa para siempre, pero a un ritmo cada vez menor. Las galaxias se alejan unas de otras, las estrellas se apagan y el Universo se enfría hasta alcanzar un estado de equilibrio térmico.
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  • El Big Rip ocurre si w es menor que -1, lo que implica que la densidad de la energía oscura aumenta con la expansión, superando a la de la materia. En este caso, la expansión del Universo se acelera sin límite, hasta que la fuerza de la energía oscura rompe todas las estructuras existentes, desde las galaxias hasta los átomos, en un tiempo finito.
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  • El Big Crunch ocurre si w es mucho mayor que -1, lo que implica que la densidad de la energía oscura disminuye más rápido que la de la materia con la expansión. En este caso, la expansión del Universo se detiene y se invierte, provocando una contracción catastrófica hasta un estado de singularidad.

Compilado por Fabián Sorrentino para el Colegio Anavi y Sonría.University

Fuentes para aprender científicamente más allá del tema:

Crunch, rip, freeze or decay — how will the Universe end?
Es un artículo de la revista Nature que reseña el libro de la astrofísica Katie Mack sobre los distintos escenarios del fin del Universo. El artículo explica brevemente cada teoría y sus consecuencias, así como la incertidumbre que rodea a este tema¹.

A Big Freeze, Rip or Crunch: how will the Universe end?
Es un artículo de la revista WIRED UK que también resume las tres teorías principales y sus argumentos. El artículo incluye algunas ilustraciones y citas de expertos en cosmología².

Rip, Crunch, Freeze: The Three Fates of our Universe
Es un artículo del sitio web Hadron, una revista de ciencia y tecnología creada por estudiantes de la Academia de Ciencias y Matemáticas de Illinois. El artículo ofrece una introducción sencilla y accesible a las tres teorías y sus implicaciones³.

Dark energy and the fate of the universe
Es un artículo de Phys.org que resume el trabajo de un grupo de investigadores chinos que exploraron el escenario del Big Rip usando una parametrización libre de divergencias para la energía oscura. El artículo explica cómo esta parametrización puede cubrir muchos modelos teóricos de energía oscura y cómo los autores acotaron el espacio de parámetros usando las observaciones cosmológicas actuales¹.

Dark Energy and the Fate of the Universe
Es una página web del Observatorio Vera C. Rubin que explica cómo el estudio de la estructura a gran escala del Universo puede ayudar a entender el origen y el destino del cosmos. La página describe brevemente las tres teorías principales y sus argumentos, así como el papel clave de la energía oscura en cada una de ellas².

Dark Energy and Fate of the Universe
Es un artículo científico publicado en arXiv.org por un equipo de físicos teóricos que también exploraron el escenario del Big Rip usando una parametrización libre de divergencias para la energía oscura. El artículo presenta los detalles técnicos y matemáticos de su análisis y sus resultados³.

Referencias sobre las tres teorías:
(1) Crunch, rip, freeze or decay — how will the Universe end? – Nature.
https://www.nature.com/articles/d41586-020-02338-w Con acceso 15/6/2023.
(2) A Big Freeze, Rip or Crunch: how will the Universe end?.
https://www.wired.co.uk/article/how-will-universe-end Con acceso 15/6/2023.
(3) Rip, Crunch, Freeze: The Three Fates of our Universe – Hadron – IMSA.
https://sites.imsa.edu/hadron/2022/02/20/rip-crunch-freeze-the-three-fates-of-our-universe/ Con acceso 15/6/2023.

Referencias sobre la Energía Oscura:
(1) Dark energy and the fate of the universe – Phys.org. https://phys.org/news/2012-07-dark-energy-fate-universe.html
(2) Dark Energy and the Fate of the Universe | Rubin Observatory. https://www.lsst.org/science/dark-energy/universe
(3) [1202.4060] Dark Energy and Fate of the Universe – arXiv.org. https://arxiv.org/abs/1202.4060
(4) Dark energy and fate of the Universe | EurekAlert!. https://www.eurekalert.org/news-releases/825713
(5) Dark energy and the fate of the universe – Phys.org. https://phys.org/news/2012-07-dark-energy-fate-universe.pdf