El destino del universo está determinado por su densidad. La preponderancia de la evidencia hasta la fecha, basada en las mediciones de la tasa de expansión y la densidad de masa, favorece un universo que continuará expandiéndose indefinidamente, lo que resulta en el escenario del «Big Freeze» a continuación. Sin embargo, las observaciones no son concluyentes, y todavía son posibles modelos alternativos.
Gran Congelación o muerte por calorEditar
El Big Freeze (o Big Chill) es un escenario bajo el cual la expansión continuada resulta en un universo que se acerca asintóticamente a la temperatura cero absoluta. Este escenario, en combinación con el escenario del Big Rip, está ganando terreno como la hipótesis más importante. En ausencia de energía oscura, sólo podría darse en una geometría plana o hiperbólica. Con una constante cosmológica positiva, también podría ocurrir en un universo cerrado. En este escenario, se espera que las estrellas se formen con normalidad durante 1012 a 1014 (1-100 billones) de años, pero finalmente se agotará el suministro de gas necesario para la formación estelar. A medida que las estrellas existentes se queden sin combustible y dejen de brillar, el universo se oscurecerá lenta e inexorablemente. Finalmente, los agujeros negros dominarán el universo, que a su vez desaparecerá con el tiempo al emitir radiación Hawking. A lo largo de un tiempo infinito, se produciría una disminución espontánea de la entropía por el teorema de recurrencia de Poincaré, las fluctuaciones térmicas y el teorema de la fluctuación.
Un escenario relacionado es el de la muerte por calor, que afirma que el universo llega a un estado de máxima entropía en el que todo está uniformemente distribuido y no hay gradientes -que son necesarios para sostener el procesamiento de la información, una de cuyas formas es la vida-. El escenario de la muerte por calor es compatible con cualquiera de los tres modelos espaciales, pero requiere que el universo alcance un eventual mínimo de temperatura.
Big RipEdit
La actual constante de Hubble define una tasa de aceleración del universo no lo suficientemente grande como para destruir estructuras locales como las galaxias, que se mantienen unidas por la gravedad, pero lo suficientemente grande como para aumentar el espacio entre ellas. Un aumento constante de la constante de Hubble hasta el infinito daría lugar a que todos los objetos materiales del universo, empezando por las galaxias y, finalmente (en un tiempo finito), todas las formas, por pequeñas que sean, se desintegren en partículas elementales no ligadas, en radiación y más allá. A medida que la densidad de energía, el factor de escala y la tasa de expansión se vuelven infinitos, el universo termina como lo que es efectivamente una singularidad.
En el caso especial de la energía oscura fantasma, que tiene una supuesta energía cinética negativa que daría lugar a una tasa de aceleración mayor que la que predicen otras constantes cosmológicas, podría producirse un big rip más repentino.
Big CrunchEdit
La hipótesis del Big Crunch es una visión simétrica del destino final del universo. Así como el Big Bang comenzó como una expansión cosmológica, esta teoría supone que la densidad media del universo será suficiente para detener su expansión y el universo comenzará a contraerse. El resultado final es desconocido; una estimación simple haría que toda la materia y el espacio-tiempo del universo colapsaran en una singularidad adimensional volviendo a ser como el universo empezó con el Big Bang, pero a estas escalas hay que considerar efectos cuánticos desconocidos (ver Gravedad cuántica). Pruebas recientes sugieren que este escenario es poco probable, pero no se ha descartado, ya que las mediciones sólo han estado disponibles durante un corto período de tiempo, relativamente hablando, y podrían invertirse en el futuro.
Este escenario permite que el Big Bang ocurra inmediatamente después del Big Crunch de un universo precedente. Si esto ocurre repetidamente, se crea un modelo cíclico, que también se conoce como universo oscilante. El universo podría entonces consistir en una secuencia infinita de universos finitos, en la que cada universo finito termina con un Big Crunch que es también el Big Bang del universo siguiente. Un problema con el universo cíclico es que no se concilia con la segunda ley de la termodinámica, ya que la entropía se acumularía de oscilación en oscilación y causaría la eventual muerte por calor del universo. Las pruebas actuales también indican que el universo no está cerrado. Esto ha hecho que los cosmólogos abandonen el modelo de universo oscilante. Una idea algo similar es la que abraza el modelo cíclico, pero esta idea evade la muerte por calor debido a una expansión de las branas que diluye la entropía acumulada en el ciclo anterior.
Big BounceEdit
El Gran Rebote es un modelo científico teórico relacionado con el inicio del universo conocido. Deriva de la interpretación del universo oscilante o de repetición cíclica del Big Bang, en la que el primer evento cosmológico fue el resultado del colapso de un universo anterior.
Según una versión de la teoría cosmológica del Big Bang, al principio el universo era infinitamente denso. Tal descripción parece estar en desacuerdo con otras teorías más aceptadas, especialmente la mecánica cuántica y su principio de incertidumbre. No es de extrañar, por tanto, que la mecánica cuántica haya dado lugar a una versión alternativa de la teoría del Big Bang. Además, si el universo es cerrado, esta teoría predeciría que una vez que este universo colapse engendrará otro universo en un evento similar al Big Bang después de que se alcance una singularidad universal o una fuerza cuántica repulsiva provoque una reexpansión.
En términos simples, esta teoría afirma que el universo repetirá continuamente el ciclo de un Big Bang, seguido de un Big Crunch.
Big SlurpEdit
Esta teoría postula que el universo existe actualmente en un falso vacío y que podría convertirse en un verdadero vacío en cualquier momento.
Para entender mejor la teoría del falso colapso del vacío, hay que entender primero el campo de Higgs que impregna el universo. Al igual que un campo electromagnético, su fuerza varía en función de su potencial. Un verdadero vacío existe mientras el universo exista en su estado de energía más bajo, en cuyo caso la teoría del falso vacío es irrelevante. Sin embargo, si el vacío no está en su estado de energía más bajo (un falso vacío), podría hacer un túnel hacia un estado de energía más bajo. A esto se le llama decadencia del vacío. Esto tiene el potencial de alterar fundamentalmente nuestro universo; en escenarios más audaces, incluso las diversas constantes físicas podrían tener valores diferentes, afectando gravemente a los fundamentos de la materia, la energía y el espaciotiempo. También es posible que todas las estructuras se destruyan instantáneamente, sin previo aviso.
Incertidumbre cósmicaEditar
Cada posibilidad descrita hasta ahora se basa en una forma muy simple para la ecuación de estado de la energía oscura. Pero como su nombre quiere dar a entender, actualmente se sabe muy poco sobre la física de la energía oscura. Si la teoría de la inflación es cierta, el universo pasó por un episodio dominado por una forma diferente de energía oscura en los primeros momentos del Big Bang; pero la inflación terminó, lo que indica una ecuación de estado mucho más compleja que las asumidas hasta ahora para la energía oscura actual. Es posible que la ecuación de estado de la energía oscura cambie de nuevo, dando lugar a un evento que tendría consecuencias extremadamente difíciles de predecir o parametrizar. Como la naturaleza de la energía y la materia oscuras sigue siendo enigmática, incluso hipotética, las posibilidades que rodean su próximo papel en el universo son actualmente desconocidas. Ninguno de estos finales teóricos para el universo es seguro.