A primeira é o "Big Crunch". O Big Crunch é uma teoria segundo a qual o universo começará no futuro a contrair-se, devido à atração gravitacional, até entrar em colapso sobre si mesmo. Algumas perguntas dos cosmólogos são: E depois? Será que o universo vai realmente acabar? Ou será que continuará a expandir-se para sempre até esfriar-se totalmente e se tornar um Universo de escuridão? Ou será que ainda continuaria num ciclo eterno de Big Bangs e Big Crunchs?
O princípio da elasticidade gravitacional. Até 1998 pensava-se que a velocidade com a qual as galáxias se afastam deveria diminuir com o tempo devido à atracção gravitacional entre elas. A este princípio alguns astrofísicos chamam de "memória elástica" universal. Pesquisas mais recentes (1998), baseadas em observações de supernovas extremamente distantes, comprovaram que a aceleração da expansão do universo é positiva, o que significa que a velocidade com a qual as galáxias se afastam umas das outras está aumentando, e não diminuindo como seria de se esperar pela atração gravitacional. Isso significa que o Universo está se expandindo cada vez mais rapidamente, acelerando, e os cosmólogos não vêem como essa situação poderá ser revertida. Para explicar este fato, novas teorias gravitacionais estão sendo formuladas, implicando noções como matéria negra e energia negra. A evidência da aceleração da expansão do universo é considerada como conclusiva pela maioria dos cosmólogos desde 2002, e com essa descoberta a hipótese do Big Crunch sofreu um grande revés.
A segunda possibilidade é o big-freeze. Nessa segunda hipótese o universo continuaria a se expandir para sempre. Tudo iria desaparecer e a temperatura do universo cairia para o zero absoluto. (0 K, -459.688 °F). Isso seria inverso a situação do big crunch. O universo não teria matéria suficiente para conter a velocidade de expansão.
Uma lição de geometria. O futuro do universo ultimamente depende de sua geometria global: Plano, esférico ou hiperbólico. (Não interprete de maneira literal os exemplos que se seguem). Os três exemplos se seguem abaixo:A geometria do universo é determinada por tudo o que existe nele - a função de massa. Existe um número mágico chamado densidade crítica representado por Pc, que determina qual destino o universo terá.
O big crunch acontecerá se o universo possuir uma" geometria esférica". A geometria esférica não é uma idéia abstrata: Não verdade, diz respeito ao fato de que veríamos o universo assim se pudéssemos observá-lo "de fora."
Nesse caso, o universo contém bastante massa - e estaria acima da densidade crítica - que pararia a expansão. Uma vez parando a expansão, começaria a se contrair. Começaria devagar, e depois iria rápido, e cada vez mais rápido. O universo iria se contrair e as galáxias estariam cada vez mais próximas. Eventualmente, tudo irá se fundir, e o universo já não será mais grande o suficiente para separar galáxias ou estrelas. Tudo seguirá se encolhendo e o universo se aquecerá a uma imensa temperatura. Então, tudo será compactado num buraco negro. Finalmente o universo voltará a ser como começou. - infinitamente pequeno, infinitamente denso e um ponto mícroscópico infinitamente quente. Ninguém sabe ao certo o que pode acontecer depois disso.
Uma maneira fácil de se pensar nisso, é jogando uma bola. Você a lança no ar, e a sua aceleração é como o big-bang. Após o lançamento, ela diminui sua ascenção, porque a terra tem gravidade suficiente para retardar sua subida e puxá-la de volta. Isso é como a massa do universo ser suficiente para parar sua expansão. Quando a bola atinge sua altura máxima, ela para que é o mesmo que o universo vai fazer se atingir sua densidade crítica. Então, muito lentamente a bola começará a cair, aumentando sua velocidade cada vez mais durante a queda, até que atinja o chão novamente. Isso é o mesmo que ocorre no fim do universo com o "Big Crunch".
* Quando a bola caisse ela quicaria. O mesmo ocorre no caso do universo, que poderá oscilar em big bangs e big crunches eternamente.
Uma lição de geometria. O futuro do universo ultimamente depende de sua geometria global: Plano, esférico ou hiperbólico. (Não interprete de maneira literal os exemplos que se seguem). Os três exemplos se seguem abaixo:A geometria do universo é determinada por tudo o que existe nele - a função de massa. Existe um número mágico chamado densidade crítica representado por Pc, que determina qual destino o universo terá.
O big crunch acontecerá se o universo possuir uma" geometria esférica". A geometria esférica não é uma idéia abstrata: Não verdade, diz respeito ao fato de que veríamos o universo assim se pudéssemos observá-lo "de fora."
Nesse caso, o universo contém bastante massa - e estaria acima da densidade crítica - que pararia a expansão. Uma vez parando a expansão, começaria a se contrair. Começaria devagar, e depois iria rápido, e cada vez mais rápido. O universo iria se contrair e as galáxias estariam cada vez mais próximas. Eventualmente, tudo irá se fundir, e o universo já não será mais grande o suficiente para separar galáxias ou estrelas. Tudo seguirá se encolhendo e o universo se aquecerá a uma imensa temperatura. Então, tudo será compactado num buraco negro. Finalmente o universo voltará a ser como começou. - infinitamente pequeno, infinitamente denso e um ponto mícroscópico infinitamente quente. Ninguém sabe ao certo o que pode acontecer depois disso.
Uma maneira fácil de se pensar nisso, é jogando uma bola. Você a lança no ar, e a sua aceleração é como o big-bang. Após o lançamento, ela diminui sua ascenção, porque a terra tem gravidade suficiente para retardar sua subida e puxá-la de volta. Isso é como a massa do universo ser suficiente para parar sua expansão. Quando a bola atinge sua altura máxima, ela para que é o mesmo que o universo vai fazer se atingir sua densidade crítica. Então, muito lentamente a bola começará a cair, aumentando sua velocidade cada vez mais durante a queda, até que atinja o chão novamente. Isso é o mesmo que ocorre no fim do universo com o "Big Crunch".
* Quando a bola caisse ela quicaria. O mesmo ocorre no caso do universo, que poderá oscilar em big bangs e big crunches eternamente.
No Big Freeze, veremos o seguinte. Esse cenário do universo irá se resultar de qualquer cenário hiperbólico ou plano para o mesmo. Tal como acontece na geometria esférica discutida na seção acima sobre o big crunch, essas geometrias não são termos abstratos que só são imaginados por astrofísicos com óculos de lentes grossas e que usam shampoos para cabelos brancos , mas são formas reais. A geometria plana é como uma folha de papel. Plana e sem curvaturas. Geometria hiperbólica é como se fosse uma sela.
Essas duas geometrias resultam num universo que efetivamente se expandirá para sempre. Se o universo for hiperbólico - a densidade será inferior a densidade crítica - e eventualmente, ele acabará por atingir uma taxa fixa de expansão, e continuará a se expandir a essa taxa para sempre. Se o universo for plano - sua densidade é exatamente igual a densidade crítica - então ele assinticamente atinjirá uma taxa de expansão de 0.
Ambos representam o futuro de um universo sem fim. Depois de um tempo todas as galáxias do nosso grupo local terão desaparecido dos limites do universo observável. Após um tempo mais longo, todas as estrelas em todas as galáxias terão morrido, e não haverá mais nada para produzir novas estrelas. O universo será um lugar escuro e frio. Não restará nada, exceto uma vastidão escura e gélida.
Nós só podemos conhecer um pouquinho do que o universo contém, devido à velocidade finita da luz (300.000 KM; 186.000 milhas por segundo). Porque o universo possui uma certa idade, só podemos ver um determinado número de anos-luz para fora, para qualquer parte do universo para além disso, a luz não teve tempo suficiente para chegar até nós.
Essas duas geometrias resultam num universo que efetivamente se expandirá para sempre. Se o universo for hiperbólico - a densidade será inferior a densidade crítica - e eventualmente, ele acabará por atingir uma taxa fixa de expansão, e continuará a se expandir a essa taxa para sempre. Se o universo for plano - sua densidade é exatamente igual a densidade crítica - então ele assinticamente atinjirá uma taxa de expansão de 0.
Ambos representam o futuro de um universo sem fim. Depois de um tempo todas as galáxias do nosso grupo local terão desaparecido dos limites do universo observável. Após um tempo mais longo, todas as estrelas em todas as galáxias terão morrido, e não haverá mais nada para produzir novas estrelas. O universo será um lugar escuro e frio. Não restará nada, exceto uma vastidão escura e gélida.
Nós só podemos conhecer um pouquinho do que o universo contém, devido à velocidade finita da luz (300.000 KM; 186.000 milhas por segundo). Porque o universo possui uma certa idade, só podemos ver um determinado número de anos-luz para fora, para qualquer parte do universo para além disso, a luz não teve tempo suficiente para chegar até nós.
Uma pesquisa recente e atual. Desde 1992, tem havido muitos projetos diferentes para determinar a geometria do universo. A única maneira bem sucedida para determinar esta medida tem sido o estudo da radiação cósmica de fundo *** (CMB). O primeiro, que era conhecido como COBE, sigla para Cosmic Background Explorer. Ele apresentou o primeiro todo do céu do CMB, mas sua resolução foi pobre demais para determinar com precisão a geometria (resolução de temperatura foi de cerca de 0,002 K; resolução angular de 7 ° - 14 vezes o tamanho da lua cheia). Ele mostrou que a densidade real do universo é muito próxima da densidade crítica.
A pesquisa mais recente e completa é a partir do Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP, para abreviar), patrocinado principalmente pela NASA. Fez a imagem de maior resolução da CMB: A resolução angular do WMAP foi de 0,3 ° ea resolução de temperatura é de 20 μK. Os resultados do WMAP mostram que o universo é plano, o que significa que o universo se expandirá para sempre em um ritmo cada vez mais desacelerado. Outros resultados da missão WMAP são:O universo é de 13,7 bilhões de anos, com uma incerteza de ± 1%.
As primeiras estrelas inflamado 200 milhões anos após o Big Bang.
A CMB é de 380.000 anos após o Big Bang.
O conteúdo do universo é de 4% de átomos, 23% de matéria escura e fria, e 73% energia escura.
A taxa de expansão (constante de Hubble) Valor: H0 = 71 km / seg / Mpc com uma incerteza de 5%.
A pesquisa mais recente e completa é a partir do Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP, para abreviar), patrocinado principalmente pela NASA. Fez a imagem de maior resolução da CMB: A resolução angular do WMAP foi de 0,3 ° ea resolução de temperatura é de 20 μK. Os resultados do WMAP mostram que o universo é plano, o que significa que o universo se expandirá para sempre em um ritmo cada vez mais desacelerado. Outros resultados da missão WMAP são:O universo é de 13,7 bilhões de anos, com uma incerteza de ± 1%.
As primeiras estrelas inflamado 200 milhões anos após o Big Bang.
A CMB é de 380.000 anos após o Big Bang.
O conteúdo do universo é de 4% de átomos, 23% de matéria escura e fria, e 73% energia escura.
A taxa de expansão (constante de Hubble) Valor: H0 = 71 km / seg / Mpc com uma incerteza de 5%.
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