Físicos preveem quando o universo terminará num Big Bang invertido.

Se as descobertas recentes de que a energia escura está a evoluir se confirmarem, novos cálculos indicam que o nosso Universo poderá acabar por colapsar sob a sua própria gravidade dentro de um prazo finito.

Com base em vários resultados recentes sobre energia escura, um novo modelo estima que o Universo terá uma duração total de apenas 33.3 mil milhões de anos. Tendo em conta que estamos agora a 13.8 mil milhões de anos da Grande Explosão, isso implicaria que nos restam pouco menos de 20 mil milhões de anos.

Energia escura e destino do Universo: travar a expansão e caminhar para o Grande Colapso

De acordo com os físicos Hoang Nhan Luu, do Centro Internacional de Física de Donostia, em Espanha, Yu-Cheng Qiu, da Universidade Jiao Tong de Xangai, na China, e o autor correspondente Henry Tye, da Universidade Cornell, nos EUA, durante mais 11 mil milhões de anos o Universo continuará a expandir-se. Depois disso, essa expansão atingirá um ponto de paragem, inverterá o sentido e avançará para o hipotético Grande Colapso.

"Durante os últimos 20 anos, as pessoas acreditaram que a constante cosmológica é positiva, e que o universo vai expandir-se para sempre", afirma Tye. "Os novos dados parecem indicar que a constante cosmológica é negativa, e que o Universo vai terminar num Grande Colapso."

A constante cosmológica a que Tye se refere é λ, introduzida por Albert Einstein na sua teoria da relatividade geral para descrever a expansão do Universo. Quando o valor de λ é positivo, funciona como uma força que empurra continuamente para fora, contribuindo para a expansão do Universo. Se λ for negativo, comporta-se como uma tracção constante que não enfraquece, podendo, com o tempo, travar a expansão e fazê-la recuar.

Observações recentes sugerem que a energia escura pode estar a mudar ao longo do tempo. No novo modelo, o melhor ajuste encontrado pelos autores está associado a um pequeno λ negativo, embora os dados actuais não excluam que λ seja igual a 0. Como um λ negativo puxa para dentro, tenderia a dificultar - e não a favorecer - a expansão do Universo.

Como conciliar a expansão observada com um λ negativo

Ainda assim, a expansão do Universo é sustentada por uma grande maioria de evidências. Segundo este cenário, é possível reproduzir o comportamento observado se se combinar um pequeno λ negativo com um campo de áxion ultraleve que, hoje, se comporta como energia escura.

Os áxions são, ao que se pensa, partículas ultraleves que também podem ser encaradas como um campo suave e “fantasmagórico” espalhado por todo o espaço. Foram propostos há décadas como uma solução potencial para outros problemas da física de partículas.

Na nova análise, Tye e os seus colegas descrevem o áxion como um agente que, no início, dá ao Universo um empurrão ligeiro para fora, mas cujo efeito vai diminuindo gradualmente com o passar do tempo.

No momento actual, a influência do áxion ainda predomina, empurrando o Universo para fora a uma taxa acelerada à medida que a gravidade enfraquece entre corpos que se vão afastando cada vez mais - por isso, neste quadro, o Universo continua a acelerar hoje.

No entanto, dentro de cerca de 11 mil milhões de anos, o empurrão do áxion enfraquecerá o suficiente para que a tracção de um λ negativo se imponha, fazendo com que a expansão do Universo pare quando atingir um tamanho máximo de aproximadamente 1.7 vezes o seu tamanho actual. A partir daí, o Universo começará a contrair novamente - precipitando-se para um Grande Colapso em apenas 8 mil milhões de anos.

Uma analogia: pedalar com vento de cauda

A ideia é semelhante a subir uma encosta de bicicleta com vento a favor: enquanto sobe, e à medida que o vento de cauda perde força, a subida abranda, depois quase pára no cimo e, em seguida, inicia a descida pelo lado mais íngreme, acelerando progressivamente.

Segundo o artigo, a contracção “em descida” é mais rápida porque a energia cinética do áxion passa a dominar e, à medida que as densidades aumentam, o efeito gravitacional intensifica-se, tornando a fase de colapso mais curta do que a fase de expansão.

O Grande Colapso seria o inverso da Grande Explosão: toda a matéria do Universo acabaria por voltar a juntar-se, comprimindo-se numa singularidade de densidade infinita.

Uma possibilidade, não uma certeza

Importa sublinhar que isto está longe de ser certo - não é uma previsão, mas sim um futuro possível caso estes indícios recentes venham a ser confirmados. Será necessário analisar muito mais dados para perceber se a energia escura está, de facto, a evoluir.

Além disso, continua por esclarecer o que é a energia escura; pode não ter qualquer relação com áxions ou partículas semelhantes a áxions, podendo ser algo completamente diferente.

Ainda assim, o trabalho propõe uma resposta possível para uma das maiores questões da cosmologia.

"Para qualquer forma de vida, queremos saber como a vida começa e como a vida termina - os pontos finais", diz Tye.

"Para o nosso Universo, também é interessante saber: terá um início? Na década de 1960, aprendemos que tem um início. Depois, a pergunta seguinte é: 'Terá um fim?' Durante muitos anos, muitas pessoas pensaram que continuaria para sempre. É bom saber que, se os dados se confirmarem, o Universo terá um fim."

A investigação foi publicada na Revista de Cosmologia e Física de Astropartículas.