¿Cuál será el destino futuro del universo?

¡Estamos condenados!

Por mucho que intentemos sobrevivir y reproducirnos, todo será en vano. Tenemos la capacidad de resolver el cambio climático, deshacernos de nuestras armas nucleares y prevenir el surgimiento de una inteligencia artificial asesina, pero nuestro fin eventualmente llegará.

Todo proviene de las leyes de la física. Debido a que nuestro hogar (la Tierra, el sistema solar y el universo entero) tiene una vida útil finita, todo será destruido. El universo puede ser destruido por una gran explosión o puede ser destruido por un gran desgarro. Pero según las observaciones actuales, es más probable que el universo avance hacia una deprimente era oscura: cualquier cuerpo celeste y cualquier átomo dejarán de existir, y el universo eventualmente se convertirá en un lugar vacío, oscuro y frío. No sucederá nada en el universo excepto la velocidad de las partículas elementales y la colisión ocasional de partículas para producir una luz tenue.

¿Es esto cierto?

Primero podríamos entender cómo será el destino del universo sin que ninguna vida inteligente intente intervenir.

El fin de la tierra

Empecemos por la tierra. La Tierra tiene aproximadamente 4.600 millones de años, aproximadamente la misma edad que el Sol y otros cuerpos celestes del sistema solar. El sol, fuente de casi toda la luz y el calor que necesitamos en la vida, está en su mediana edad. Esto parece indicar que a la vida en la Tierra aún le quedan más de 4 mil millones de años para vivir felizmente.

Pero este no es el caso.

A medida que el sol consume gradualmente su propio combustible de hidrógeno, se calentará cada vez más y, finalmente, esta tendencia al calentamiento amenazará la vida en la Tierra. En el futuro, la temperatura media de la Tierra aumentará varios grados centígrados cada 1.000 años. En unos pocos cientos de millones de años, la temperatura de la superficie del océano cerca del ecuador se acercará a los 80°C, haciendo que la mayor parte de la Tierra sea inhabitable. Aunque la vida en ese momento hará lo posible por adaptarse a este gran cambio, lo peor está por llegar.

Dentro de mil millones de años, nuestra Tierra se convertirá en un infierno cálido y húmedo, con huracanes abrasadores azotando los océanos, y la mayor parte de la tierra será desierto. Vista desde el espacio, la Tierra ya no es un hermoso planeta azul, sino un planeta de color amarillo pálido: las rocas expuestas cerca del ecuador emiten luz amarilla y el cielo está lleno de polvo amarillo. Hacia el año 1.200 millones d.C., la Tierra en ese momento será la misma que la Tierra antigua del pasado, sin animales ni plantas y sólo algunas bacterias resistentes al calor que vivirán en piscinas de agua caliente. Con el tiempo, los océanos restantes hervirán. En unos 5 mil millones de años, el Sol se expandirá, se convertirá en una gigante roja, se tragará a Mercurio y Venus y se extenderá hasta la superficie de la Tierra. En ese momento, las rocas de la tierra brillarán de color rojo. Y en este punto termina la historia de la vida en la Tierra.

La destrucción de las estrellas

¿Qué pasa con las estrellas? Sin estrellas, no se puede proporcionar energía y no se puede sostener la vida. Pero, lamentablemente, cada estrella tiene una vida útil limitada.

La vida útil de las estrellas grandes oscila entre decenas de millones y miles de millones de años, y la vida útil de las estrellas pequeñas puede superar los billones de años. Aunque seguirán naciendo nuevas generaciones de estrellas, con el tiempo se agotarán todas las materias primas para formar nuevas estrellas en el universo. Las últimas estrellas serán estrellas de baja masa, o enanas rojas, el tipo de estrella más común en el universo, que representa aproximadamente el 85% de todo el universo. Las enanas rojas tienen una vida útil extremadamente larga. Algunas enanas rojas durarán unos 20 billones de años, lo que supone más de 2.000 veces la vida del sol. Los planetas que orbitan alrededor de enanas rojas pueden tener condiciones adecuadas para la vida y permitir que ésta exista durante el tiempo suficiente.

Pero incluso las enanas rojas tienen toda una vida. En unos 200 billones de años, la última estrella enana roja se apagará. Desde entonces, todas las estrellas del universo, incluidas las enanas rojas, han muerto, dejando sólo restos más débiles: enanas blancas, estrellas de neutrones o agujeros negros. El universo es casi frío y oscuro. Incluso si hubiera vida que sobreviviera antes, sería difícil afrontar días sin luz solar.

El fin del universo

Las estrellas se han ido, ¿y el universo? Nos enfrentamos a un territorio inexplorado y no estamos del todo seguros de lo que sucederá, pero podemos especular.

Una visión es que el universo debería tener suficiente materia (incluida la materia oscura) y energía para frenar la expansión del universo a través de la gravedad hasta que se detenga, y luego el universo se contraerá a su vez, al igual que el universo. Gran explosión. Este final se llama "The Big Squeeze".

Además del resultado de la gran contracción, también existe la opinión de que la actual energía oscura que acelera la expansión del universo podría algún día volverse más poderosa. Algunos científicos han analizado que la energía oscura (llamada energía fantasma) que se vuelve más poderosa destrozará por completo el universo entero, átomo a átomo. Este resultado catastrófico se llama "El Gran Desgarro".

Sin embargo, los resultados de las observaciones actuales muestran que es probable que el universo futuro no experimente ni una gran contracción ni un gran desgarro, y que simplemente se expandirá para siempre. El final de este universo parece suave, pero también es un mal final: el universo futuro será un lugar extremadamente pesimista, aburrido y aburrido. Cuando muera la última enana roja, ya no existirán estrellas en el universo. Otro tipo de objeto más tenue, una enana marrón (un planeta ligeramente más grande que Júpiter pero sin suficiente material para convertirse en una estrella) dominará el universo. El calor de su interior puede sustentar a algunas civilizaciones inteligentes durante decenas de miles de millones de años. Lo que queda son los restos de la muerte de las estrellas: enanas blancas, estrellas de neutrones y agujeros negros. En aquel entonces, cuando se buscaba en el vasto universo, el objeto más brillante era tan brillante como una bombilla incandescente de 40 vatios.

Dentro de unos 100 mil millones de años, las enanas marrones también morirán. Aunque todavía quedan enanas blancas, estrellas de neutrones y planetas muertos en el universo, las partículas que forman las enanas blancas, las estrellas de neutrones y los planetas también tienen esperanza de vida. —— Los neutrones se desintegran en protones y los protones se desintegran. Aunque el ciclo de desintegración de los protones es extremadamente largo, si la vida media de los protones es de unos 1041 años, las enanas blancas, las estrellas de neutrones y los planetas se desintegrarán en partículas más básicas al cabo de unos 3×1043 años, y sólo quedarán los agujeros negros. El universo entrará en la era de los agujeros negros.

Los agujeros negros serán los últimos centinelas del universo, pero ni siquiera los agujeros negros son inmortales. A través de la radiación de Hawking, pierden masa y finalmente desaparecen en un estallido, el último estallido de luz visible en el universo. Finalmente, después de aproximadamente 1,7×10106 años, los agujeros negros se evaporarán y el universo entrará en la "Edad Oscura", cuando no quedarán átomos en el universo. El resto serán fotones y algunas otras partículas elementales que viajarán por el vasto espacio. Más allá de eso, no pasa nada más.

Encontrar un nuevo lugar donde vivir

Entonces, ¿qué más podemos hacer? ¿Debería la vida aceptar este triste destino? ¿Podemos posponer, tal vez indefinidamente, este destino? Esto suena desalentador, pero si no hacemos nada, nos enfrentaremos a una muerte segura.

Podemos evitar la extinción debido, en primer lugar, a los cambios en el sol. A medida que el sol se calienta, podríamos alejarnos más del sol, como a Marte, o a las lunas de Júpiter o Saturno. Por ejemplo, dentro de unos 3 mil millones de años, Titán, la luna de Saturno, puede ser un paraíso con un clima y agua templados, y su espesa atmósfera puede protegerla de cualquier radiación mortal.

Si estamos muy apegados a la Tierra, también podemos moverla a una nueva órbita más lejana. Podemos empujar un asteroide o un cometa muy cerca de la Tierra y crear una atracción gravitacional que pueda ayudar a la Tierra a escapar de las abrasadoras garras del Sol.

Pero lo que hemos ganado son sólo entre 3.000 y 4.000 millones de años. Después de la muerte del sol, nuestros futuros sucesores, ya sean humanos, una especie alternativa o inteligencia artificial, necesitarán un nuevo cuerpo energético. Pero ni siquiera las enanas rojas y marrones existen para siempre. Hasta entonces, nuestros sucesores todavía tendrán que encontrar nuevas formas de obtener energía para sostener su civilización.

Sin embargo, si la expansión del universo continúa acelerándose, entonces, a medida que pase el tiempo, la gran cantidad de materia y energía que podemos utilizar en el espacio interestelar eventualmente nos dejará a una velocidad superior a la velocidad de la luz. , y nunca podremos aprovecharlos. En ese momento, la variedad de recursos disponibles para los humanos del futuro será extremadamente limitada. Entonces, ¿qué hacer?

Existe una manera de recolectar energía de manera eficiente. En 1960, Freeman Dyson, físico de la Universidad de Princeton en Estados Unidos, creía que las civilizaciones inteligentes avanzadas podrían construir una enorme estructura esférica alrededor de una estrella para capturar y preservar la mayor parte o la totalidad de la producción de energía de la estrella. Este tipo de edificio se llama "Esfera Dyson". Incluso en la era de los agujeros negros del universo, la vida inteligente puede construir esferas Dyson similares para recolectar la energía liberada por los agujeros negros, como la radiación de Hawking, un tipo de radiación producida por partículas virtuales en el vacío en el horizonte de sucesos del agujero negro. Es una radiación muy débil: la radiación de Hawking producida por un agujero negro un poco más grande es equivalente a la radiación producida por un objeto con una temperatura sólo un poco superior al cero absoluto. Pero en el futuro oscuro, debemos utilizar todo lo que podamos.

Pero como se mencionó antes, el agujero negro eventualmente desaparecerá debido a la radiación de Hawking, y entonces no habrá energía que pueda ser utilizada por vida inteligente. Entonces, ¿habrá esperanza de que sobreviva vida inteligente en el futuro?

Escapar de este universo

Algunos científicos creen que cuando nuestro universo ya no sea apto para que sobreviva ninguna vida, podremos trasladarnos a un nuevo universo. Los humanos del futuro tendrán que elaborar este plan de escape a largo plazo antes de que llegue la Edad Media. Pasar a un nuevo universo será nuestra única esperanza.

Los científicos creen que dado que el nacimiento del universo es un evento natural, debe seguir ciertas leyes de la física, y una civilización inteligente suficientemente avanzada será capaz de crear un nuevo universo basado en estas leyes. Además, los cosmólogos convencionales creen que hay más de un universo y que el Big Bang sólo ocurrió en una parte del espacio-tiempo más grande. Esto significa que hay muchos universos como el nuestro. Si nuestro universo perece, podemos crear uno. Agujero de gusano para llegar a otro universo.

Esto no es fácil. Crear un nuevo universo o crear un túnel como un agujero de gusano para llegar a otro universo requiere enormes cantidades de energía. Esta energía puede ser equivalente a la energía producida por un colisionador de partículas tan grande como el sistema solar, o equivalente a la energía de una estrella entera o incluso de un agujero negro. Una cantidad tan grande de energía puede consumir la mayor parte de la energía de una civilización inteligente avanzada, y completar esta tarea requerirá miles o incluso decenas de miles de años de trabajo, y la tecnología utilizada será inimaginablemente compleja y enorme. Este será el mayor proyecto de ingeniería del universo.

Por supuesto que existen otras posibilidades. Hace unos años, cuando el Gran Colisionador de Hadrones en Suiza estaba a punto de abrirse, algunos escépticos creían que sin darse cuenta provocaría una "transición de fase", un cambio en la estructura del espacio-tiempo similar a la transformación del hielo en agua. la Tierra a la velocidad de la luz, cambiando la estructura del universo entero, lo que en última instancia puede hacer que el universo vuelva a ser joven en lugar de dirigirse hacia la Edad Media. Sin embargo, está claro que la energía del Gran Colisionador de Hadrones no es lo suficientemente alta. Quizás en el futuro, las civilizaciones inteligentes avanzadas produzcan aceleradores de partículas más potentes para desencadenar cambios de fase en el universo, llevando así el futuro del universo por otro camino.

Por supuesto, todos los planes no son realmente para salvar el universo, sino para salvar la vida en el universo. Encontrar una manera de mantener la vida en el camino eterno es el objetivo final que debe perseguir cualquier vida inteligente.