Una muerte fría y solitaria       

 

Desde el principio hasta el fin del Universo: Una muerte fría y solitaria.

Por Doug Adler.

Traducción y comentarios: Jesús A. Guerrero Ordáz. ALDA.

04 de febrero de 2021.

 

Todo, desde las criaturas hasta las estrellas y los agujeros negros, eventualmente se descompondrá en la nada.

 

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A medida que el cosmos envejece en una escala de tiempo increíblemente larga, las estrellas se desvanecerán antes de que la materia misma se desintegre. Crédito: Jonathan Sautter.

  

Muchos científicos han categorizado previamente el tiempo cósmico en diferentes épocas. Fred Adams y Greg Laughlin, por ejemplo, escribieron un libro de divulgación científica titulado Las cinco edades del Universo (Free Press, 2000). Según esta pareja de científicos, la primera era fue la Era Primordial, durante la cual ocurrió el Big Bang, dando inicio a la expansión en curso del cosmos.

 

 

La próxima era, en la que nos encontramos actualmente, se conoce como la Era Stelliferous, en la que la materia se organiza en estrellas, planetas, nebulosas y construcciones más grandes, como galaxias y cúmulos de galaxias. Se supone que esta era se extiende desde aproximadamente 106 a 1014 (1 millón a 100 billones) años después del Big Bang. Una vez que todas las estrellas agoten su combustible de hidrógeno y se oscurezcan, habremos entrado en la Era Degenerada. Se supone que este período tendrá lugar entre 1015 y 1039 (1 cuatrillón a 1 duodecillón) años después del Big Bang. Estará dominado por remanentes estelares como agujeros negros, enanas blancas, enanas marrones y estrellas de neutrones. A medida que el tiempo avance sin cesar, el Universo seguirá enfriándose y oscureciéndose; eventualmente, la vida y la materia tal como las entendemos probablemente llegarán a su fin.

 

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El Observatorio Kamioka, que se ve aquí, se encuentra a unos 1.000 metros bajo tierra en una mina en las afueras de Kamioka, Japón. El experimento Super-Kamiokande utiliza un tanque lleno con aproximadamente 50.000 toneladas de agua pura rodeado de detectores para buscar destellos de luz Cherenkov producidos por neutrinos entrantes, o tal vez, por desintegración de protones. Crédito: Observatorio Kamioka, ICRR (Instituto de Investigación de Rayos Cósmicos), Universidad de Tokio.

  

El Universo se desvanece a lo negro (agujeros).

        ¿Pero qué ocurre después de eso? Se espera que las enanas blancas, las enanas marrones y las estrellas de neutrones mueran eventualmente a través de un  proceso conocido como desintegración de protones, cuando las partículas subatómicas de las que están hechas literalmente se desmoronan. Los cosmólogos predicen que esto ocurrirá al final de la Era Degenerada, ya que se cree que la vida media (el tiempo que tarda la mitad de una sustancia en descomponerse) de un protón es de aproximadamente 1034 años. Y cuando los últimos restos de estrellas se pudran en la escala de partículas, solo quedarán agujeros negros, dominando lo que queda del Universo.

 

 

La Era del Agujero Negro, que se prevé que dure entre 1040 y 10100 (10 duodecillion hasta 1 googol) años después del Big Bang, abarca un período de tiempo inimaginablemente largo, incluso para escalas de tiempo astronómicas. Imagínese un Universo sin estrellas brillantes, sin planetas y sin vida alguna: esa es la Era del Agujero Negro. En este punto, muy poco calor y luz permanecerá en el Universo.

 

 

Los agujeros negros son tan densos y masivos que producen tremendas distorsiones en la estructura del espacio-tiempo, capturando para siempre cualquier  cosa que se acerque demasiado. Y durante la Era del Agujero Negro, la influencia gravitacional de estas bestias oscuras solo aumentará a medida que devoran los restos persistentes de materia ordinaria.

 

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El proceso de desintegración de los protones llevará incontables años, pero la materia misma eventualmente se pudrirá. Crédito: Astronomía : Roen Kelly.

 

Aún así, incluso estos monstruos no durarán para siempre. Aunque la concepción popular es que “nada puede escapar de un agujero negro, ni siquiera la luz”, los científicos no están completamente seguros de que eso sea cierto. Los astrónomos creen que los agujeros negros emiten radiación, en particular, la radiación de Hawking, que lleva el nombre del famoso físico Stephen Hawking, quien propuso la idea por primera vez. Aunque la radiación de Hawking aún no se ha detectado, si los agujeros negros filtran la radiación, proporcionaría un mecanismo por el cual podrían morir, literalmente evaporándose en el cosmos.

 

 

Sin embargo, incluso para los agujeros negros diminutos, este proceso tomaría una cantidad de tiempo absurda. Para un agujero negro de masa estelar,  podría llevar hasta 1064 años, y para los agujeros negros supermasivos más grandes, podría tardar hasta un par de años googol (de nuevo, es un 1 seguido de 100 ceros) o posiblemente incluso más. Los astrónomos simplemente no tienen la evidencia observacional para saberlo con certeza.

 

 

Oscuridad eterna.

 

 

Una vez que el último agujero negro se haya desvanecido, es difícil siquiera comprender cómo será el Universo. Los conceptos de espacio y tiempo apenas tienen un significado real una vez que han desaparecido las últimas estructuras. El período posterior a la desaparición de los agujeros negros se conoce como la Era Oscura, que se espera que comience en algún momento alrededor de 10101 años después del Big Bang, aunque su inicio depende de cuánto tiempo duren los agujeros negros. Entonces, cuándo, y si, esta era termina, nadie sabe.

 

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Nuestra comprensión del cosmos está lejos de ser completa. Existe la posibilidad de que a nuestras conjeturas mejor fundadas sobre cómo terminará el Universo les falte algo importante, algo que permitirá que la vida sobreviva y prospere para siempre. Crédito: NASA.

 

 

Durante la Era Oscura, el Universo consistirá en solo unas pocas partículas subatómicas y potencialmente materia oscura, que es una sustancia poco comprendida que no absorbe, emite o refleja radiación electromagnética y puede que no decaiga en absoluto. Lo que quede, sin embargo, estará muy extendido. Eso es porque a medida que el Universo se enfría, es probable que continúe expandiéndose. Los científicos todavía debaten cuánto puede hincharse el Universo, pero en el momento de la Era Oscura, incluso un volumen de espacio mayor que nuestro Universo observable actual podría contener solo una única partícula subatómica solitaria.

 

 

Pero a pesar de que las interacciones entre partículas subatómicas son increíblemente raras, la colisión ocasional debería ocurrir. En ausencia de protones y  neutrones, un electrón a veces choca contra un positrón, la contraparte de antimateria cargada positivamente de un electrón. Esto puede formar brevemente un átomo del extraño elemento positrón, que es inestable y se destruirá rápidamente cuando la materia y la antimateria se aniquilen entre sí.

 

 

Muchos cosmólogos piensan que el Universo continuará enfriándose, y eventualmente se desarrollará la llamada Big Freeze (Gran Helada o Gran Congelación), cuando no quede calor en ninguna parte. El cosmos eventualmente alcanzará un punto de desorden total o máxima entropía. La Segunda Ley de la Termodinámica, que establece que la entropía de un sistema cerrado (como el Universo entero) solo puede aumentar, finalmente habrá llegado a su conclusión lógica.

 

 

¿Está garantizado este destino cósmico? No. Mucho de lo anterior es teórico o se basa en ideas que son difíciles o imposibles de probar empíricamente.

 

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El famoso campo ultraprofundo del Hubble, parte del cual se ve aquí, revela cómo incluso un parche relativamente vacío de cielo todavía está lleno de innumerables galaxias. Pero en un futuro lejano, el espacio se expandirá y la materia se descompondrá hasta el punto en que una región del espacio del tamaño del Universo observable actual solo contendrá unas pocas partículas subatómicas. Crédito: NASA / ESA.

 

 

Por ejemplo, el Big Crunch (Gran Crujido) ofrece una visión alternativa de cómo terminará el Universo, no simplemente enfriándose y expandiéndose hasta la nada, sino deteniendo su expansión actual y haciendo que todo vuelva a estrellarse sobre sí mismo. Esencialmente, la muerte del Universo en este escenario se desarrollaría como el Big Bang al revés.

 

 

Un colapso tan catastrófico mataría cualquier vida persistente en el Universo, aunque de todos modos es difícil imaginar que la vida sobreviva hasta este punto. Quizás el Big Crunch incluso sería seguido por otro Big Bang, dando a luz un Universo nuevo de las cenizas del nuestro.

 

 

Sin embargo, la mayoría de los científicos creen que el Big Crunch es un destino poco probable. En lugar de ser guiado por la gravedad, el Universo parece estar bajo la influencia de la energía oscura, lo que hace que el espacio mismo se expanda a un ritmo acelerado y hace que la Gran Helada sea un final más probable.

 

 

Estos son escenarios difíciles, e incluso perturbadores de considerar. Pero tenga en cuenta que la historia nos ha enseñado que estas teorías pueden algún día ser reemplazadas por otras, cambiando notablemente nuestras predicciones sobre el futuro lejano. Quizás a nuestras conjeturas cosmológicas todavía les falta una o dos consideraciones importantes.

 

 

Quizás, solo quizás, el Universo no terminará sin muerte ni renacimiento. De hecho, podría haber una trama que nuestra imaginación aún no haya imaginado, una en la que las leyes físicas del Universo permitan que la materia y la vida sigan adelante indefinidamente.

 

 

Fuente:

https://astronomy.com/magazine/news/2021/02/the-beginning-to-the-end-of-the-universe-a-cold-lonely-death