Przyszłość wszechświata

Przyszłość kosmicznej ekspansji jest jeszcze na tyle niejasna, że teorie zapadającego się Wszechświata będą nas nadal prześladowały. Milion lat przed „Wielkim Krachem" („Big Crunch"), jak się to - niezwykle obrazowo - określa, kosmiczne promieniowanie musiałoby być tak intensywne, że całe życie spłonęłoby jak w kuchence mikrofalowej. Można sobie wyobrazić, że Wszechświat w końcu znów zanurzy się i zniknie w próżni, z której być może powstał. Nie różniłaby się ona niczym od pierwotnej próżni, jaka istniała przed powstaniem Wszechświata. Równolegle ciągle jeszcze funkcjonuje model okresowo pulsującego Wszechświata, który po zapaści znów będzie ekspandował. Dla teorii tych nie ma jednak żadnych uzasadnień fizycznych ani astronomicznych - toteż mają one charakter wysoce spekulatywny. Możemy sobie natomiast wyobrazić, że z próżni ponownie powstanie kiedyś spontanicznie Wszechświat.

Pozostajemy przy najlepiej potwierdzonym przez obserwacje założeniu, że Wszechświat będzie się rozszerzał w sposób nieograniczony. W założeniu tym przyjmuje się, że grawitacja ma tendencję do porządkowania Wszechświata w układy, czyli w galaktyki, gwiazdy czy czarne dziury. W naszej galaktyce, Drodze Mlecznej, istnieje dostatecznie dużo wodoru, by kształtowanie się gwiazd mogło następować jeszcze przez kilkadziesiąt bilionów (10¹³) lat. Nawet gwiazdy o masie mniejszej niż masa Słońca, których czas życia jest nadzwyczaj długi, nim minie 10M lat, zapadną się i staną się białymi karłami. To, jak długo będą jeszcze powstawały nowe gwiazdy, zależy od natury materii niewidocznej. Wypowiedzi na ten temat są jeszcze nieprecyzyjne. Wydaje się jednak przekonujące, że zapas wodoru zostanie kiedyś wyczerpany i powstawanie nowych gwiazd będzie niemożliwe.

Orbita Słońca jest chaotyczna i w gąszczu setek miliardów innych gwiazd nie można jej określić dla odległej przyszłości. Krążąc wokół galaktycznego centrum, Słońce spotyka się z innymi gwiazdami. Kiedyś minimalna odległość od sąsiadów będzie tak niewielka, że w orbitach planet nastąpią wyraźne zakłócenia. Jeśli dwie gwiazdy zbliżą się do siebie na odległość równą promieniowi orbity którejś z planet, może się zdarzyć, że planeta ta uwolni się od gwiazdy macierzystej i przejdzie do innej lub przepadnie w przestrzeni międzygwiazdowej. Przeciętny czas możliwego zbliżenia się Ziemi do innej gwiazdy w taki sposób, żeby mogła ona uwolnić się od Słońca i przepaść w przestrzeni kosmicznej, wynosi 10¹⁵ lat.

Po stu takich spotkaniach z pewnością wszystkie planety danej gwiazdy zostaną wybite ze swych orbit. W takim przypadku - gdy minie 10¹⁷ lat, osamotniona Ziemia krążyć będzie w Drodze Mlecznej, dopóki nie otrzyma na tyle silnego dodatkowego pędu, że zostanie wyrzucona z galaktyki. Mniej prawdopodobne i rzadsze są takie spotkania, które mogą nawet odchylić Słońce od jego toru. Przy bardzo bliskich spotkaniach Słońce mogłoby osiągnąć tak dużą prędkość, że również zostałoby wyrzucone z Drogi Mlecznej. O wiele bardziej prawdopodobne jest jednak to, że straciłoby ono energię i opadało w kierunku centrum galaktycznego.

Wzajemne oddziaływanie, będące skutkiem licznych bliskich spotkań, zmniejsza galaktyczną energię i sprawia, że dysk Drogi Mlecznej zapada się. Ten sam efekt towarzyszy parowaniu cieczy: najszybsze cząsteczki opuszczają powierzchnię i ciecz, w której pozostały cząsteczki wolniejsze, ochładza się. Ten proces obserwuje się również w kulistych gromadach gwiazd i jest on dobrze znany. Za 10¹⁹ lat zjawisko to będzie tak zaawansowane, że większość gwiazd i planet - w tej liczbie także Słońce i Ziemia - albo zanurzy się bezpowrotnie w centralnej czarnej dziurze Drogi Mlecznej, albo będzie błądziła jako „wyparowane" pojedyncze gwiazdy w przestrzeni międzygwiezdnej.

Materia jąder atomów jest niestabilna, co widać w dłuższej perspektywie czasowej: według - niepotwierdzonej - teorii unifikacji oddziaływań cząstek elementarnych, która leży u podstaw kosmicznej inflacji, protony rozpadną się po czasie połowicznego zaniku (około 10³³ lat). Protony przypominają wirujące piłki, złożone z dwóch kwarków górnych i jednego kwarka dolnego oraz z kwantów pola, gluonów, które je wiążą.