Si può dire che gli umani hanno una visione un po' a breve termine delle cose. Siamo preoccupati per la fine dell'estate, il prossimo anno scolastico e forse anche la pensione. Ma questi sono solo un battito di ciglia in termini cosmici. Pensiamo davvero in grande, guardiamo avanti nel tempo e pensiamo a cosa riserva il futuro per l'Universo. Aspettiamo milioni, trilioni e anche 10100anni nel futuro. Consideriamo la fine di tutto.
Fine dell'umanità - 10.000 anni
L'uomo moderno ha avuto origine in Africa circa 200.000 anni fa. Da allora, abbiamo continuato ad abitare in ogni singolo angolo del globo. Ma questo è solo temporaneo. La stragrande maggioranza di ogni specie che sia mai vissuta sulla Terra è ora estinta. Pensare che gli umani possano evitare il destino di ogni altra creatura è arrogante. Come tutta la vita sulla Terra, il nostro tempo è limitato. Quanto dureremo?
Ci sono molti disastri naturali e causati dall'uomo che potrebbero spazzarci via. Da un attacco di asteroidi a una pandemia mondiale; riscaldamento globale alla detonazione di una vicina supernova: ci sono molti modi in cui potremmo andare. Forse lo concluderemo in un evento di estinzione di massa, come quello che uccise i dinosauri 65 milioni di anni fa, o 'La Grande Morte', 251 milioni di anni fa che uccise il 70% delle specie terrestri e il 96% di tutte le specie marine specie.
Forse un'altra specie (scarafaggi intelligenti, ratti) si evolverà e competerà con noi nella nostra nicchia. O forse progetteremo i nostri sostituti robotici.
Ma una specie può durare decine o addirittura centinaia di milioni di anni. Quindi, come possiamo prevedere quando il nostro numero aumenterà?
Non c'è modo di saperlo, ma c'è un calcolo che può aiutare. Si chiama Doomsday Argument, sviluppato nel 1983 dall'astrofisico Brandon Carter. Secondo Carter, se si assume che metà degli umani che vivranno mai siano già nati, si ottengono circa 60 miliardi di persone. Se assumi che altri 60 miliardi devono ancora nascere, i nostri alti livelli di popolazione ci danno solo altri 9.000 anni circa. O più precisamente, c'è una probabilità del 95% che l'umanità finirà entro l'anno 11.000.
Ci sono altri calcoli, ma danno importi simili, che vanno da poche migliaia a qualche milione di anni.
È molto tempo, ma non abbastanza per apprezzare il futuro che l'Universo ha in serbo per sé.
Fine della vita – 500 milioni di anni – 5 miliardi di anni
Ringraziamo il Sole per averci dato energia. Senza di essa, non ci sarebbe vita sulla Terra. È ironico, quindi, che il Sole alla fine ucciderà tutta la vita sulla Terra.
Questo perché il sole si sta lentamente riscaldando.
Uno dei libri più affascinanti su questo argomento èLa vita e la morte del pianeta Terradi Peter Ward e Donald Brownlee. Nel loro libro, raccontano come la produzione di energia del Sole stia lentamente aumentando. In appena 500 milioni di anni, le temperature sulla Terra aumenteranno al punto che la maggior parte del mondo sarà un deserto. Le creature più grandi non saranno in grado di sopravvivere da nessuna parte se non ai poli relativamente più freddi.
Nel corso dei prossimi miliardi di anni, l'evoluzione sembrerà invertire la rotta. Gli organismi più grandi e gli animali meno tolleranti al calore si estingueranno, lasciando insetti e batteri resistenti. Alla fine, farà così caldo sulla superficie della Terra che gli oceani ribolliranno. Non ci sarà nessun posto dove nascondersi dalle terribili temperature. Sopravviveranno solo gli organismi che vivono in profondità nel sottosuolo, come già fanno da miliardi di anni.
Fine della Terra – 7,5 miliardi di anni
Come accennato in precedenza, esistiamo grazie alle grazie del Sole. Ma mentre la nostra stella si avvicina alla fine della sua vita, eliminerà il nostro pianeta mentre va; in un modo o nell'altro.
Tra circa 5 miliardi di anni da oggi, il Sole inizierà la fase finale della sua vita, consumando l'ultimo della sua scorta di idrogeno. A quel punto, la gravità costringerà il Sole a collassare e solo una piccola quantità di idrogeno rimarrà in un guscio avvolto attorno al nucleo della stella. Si espanderà quindi in una stella gigante rossa, consumando ciascuno dei pianeti interni: prima Mercurio, poi Venere e infine comprendendo anche l'orbita della Terra.
C'è una controversia sul fatto che un Sole gigante rosso brucerà o meno la Terra. In alcuni scenari, il cambiamento nella densità del Sole mentre si espande fa sì che la Terra si allontani a spirale dal Sole, tenendosi fuori portata. In un altro scenario, l'involucro esterno del Sole racchiuderà la Terra. L'ulteriore attrito rallenterà la Terra, facendola precipitare a spirale verso il Sole.
Qualunque sia l'esito, la Terra sarà ridotta in cenere, ed effettivamente distrutta, tra 5 miliardi di anni.
Fine del Sole – 7,5 miliardi – 1 trilione di anni
Quando il Sole diventa una gigante rossa, questo è solo l'inizio della fine. Con la fine del suo idrogeno, il Sole sarà passato a fondere l'elio, poi il carbonio e infine l'ossigeno. A quel punto, al nostro Sole mancherà la gravità per continuare il processo di fusione. Si spegnerà e perderà i suoi strati esterni per formare una nebulosa planetaria, come la nebulosa ad anello che possiamo vedere nel cielo notturno. Quindi si sistemerà per vivere il resto dei suoi giorni come una nana bianca.
Manterrà ancora la maggior parte della sua massa, ma avrà una dimensione non superiore al diametro della Terra. Una volta incandescente con il calore della fusione, il Sole si raffredderà lentamente nel tempo. Alla fine, la sua temperatura corrisponderà alla temperatura di fondo dell'Universo e diventerà un raffreddore stella nana nera – un pezzo inerte di materia che galleggia nell'oscurità dello spazio.
Anche le nane bianche più antiche irradiano ancora a diverse migliaia di gradi Kelvin, quindi l'Universo non è esistito abbastanza a lungo da consentire l'esistenza delle nane nere.. ancora. Ma dai al Sole altri mille miliardi di anni o giù di lì, e alla fine dovrebbe diventare una fredda nana nera.
Fine del Sistema Solare
Anche se il Sole si sarà bruciato tra miliardi di anni, i pianeti che non sono stati consumati rimarranno. Forse anche la Terra si unirà a quel gruppo. Certamente Giove, Saturno, il resto dei pianeti esterni e gli oggetti della fascia di Kuiper rimarranno in orbita per eoni.
Una recente scoperta pubblicata sulla rivistaScienza, segnalato che gli astronomi avevano scoperto un disco di materiale metallico in rapida rotazione in orbita attorno a una nana bianca. I ricercatori hanno costruito una simulazione in cui hanno messo in orbita ipotetici pianeti attorno a una stella morente e hanno scoperto che la morte della stella ha devastato la stabilità di un sistema stellare. I cambiamenti nella massa di una stella provocano la collisione dei pianeti e riorganizzano le loro orbite. Alcuni si muovono a spirale nella loro stella, mentre altri vengono espulsi nello spazio interstellare.
Una volta che tutte queste nuove interazioni gravitazionali saranno state risolte, tutto ciò che potrebbe rimanere del nostro sistema solare è il resto della nana bianca del nostro Sole e il disco in rapida rotazione di rottami planetari che lo circondano. Tutto il resto andrà perso nello spazio interstellare.
Fine della cosmologia – 3 trilioni di anni da oggi
L'Universo agisce come una macchina del tempo naturale. Poiché la luce si muove alla velocità, beh, della luce, possiamo guardare oggetti distanti e vederli come apparivano in passato. Guarda fino alle estremità dell'Universo visibile e vedrai la luce emessa miliardi di anni fa, poco dopo il Big Bang.
È utile, ma c'è un problema. Quella misteriosa forza dell'energia oscura, che sta accelerando l'espansione dell'Universo, sta facendo allontanare da noi le galassie più lontane sempre più velocemente. Alla fine, attraverseranno un orizzonte degli eventi e sembreranno allontanarsi da noi più velocemente della velocità della luce. A questo punto, qualsiasi luce emessa dalla galassia cesserà di raggiungerci. Qualsiasi galassia che attraversi questo orizzonte svanirà dalla vista, finché il suo ultimo fotone non ci raggiungerà. Tutte le galassie scompariranno per sempre dalla vista.
Secondo un nuovo documento di ricerca di Lawrence M. Krauss e Robert J. Scherrer, i futuri astronomi che vivranno tra 3 trilioni di anni vedranno la nostra galassia solo quando guarderanno il cielo notturno.
Questa espansione accelerata ha anche un'altra conseguenza. Anche la radiazione cosmica di fondo a microonde, utilizzata dagli astronomi per scoprire le prove del Big Bang, sarà svanita. Non solo, ma l'abbondanza di sostanze chimiche, che corrispondono esattamente alle quantità teorizzate per il Big Bang, sarà nascosta dalle successive generazioni di stelle.
E così, tra 3 trilioni di anni, non ci sarà più alcuna traccia del Big Bang. Nessun indizio per i futuri cosmologi per riconoscere che l'Universo in cui viviamo è iniziato da un singolo punto e da allora si è espanso. L'Universo sembrerà statico e immutabile.
Fine della Via Lattea
Le galassie si scontrano. Tutto quello che devi fare è guardare nello spazio con un telescopio e vedere il destino che attende la nostra galassia. In tutte le direzioni possiamo vedere le interazioni tra la gravità delle varie galassie. All'inizio gli incontri sono violenti; le galassie si lacerano a vicenda, strappando materiale e generando enormi strisce di formazione stellare. I buchi neri supermassicci dormienti al loro centro iniziano a vivere e diventano nuclei galattici attivi, divorando il materiale appena consegnato.
Il nostro futuro partner di fusione si sta avvicinando a noi in questo momento: Andromeda. Tra circa 2 miliardi di anni da oggi, le nostre due galassie si scontreranno , quindi separare. Quindi si scontreranno ancora e ancora fino a quando non si stabiliranno in una nuova galassia più grande: Milkomedia. I buchi neri supermassicci gemelli orbiteranno l'uno intorno all'altro e alla fine fondersi insieme in un buco nero ancora più massiccio.
La nostra posizione nella galassia cambierà; probabilmente verremo spinti all'esterno dell'alone della galassia, ad almeno 100.000 anni luce dal centro. Dal momento che al Sole resteranno ancora miliardi di anni, qualche futura forma di vita sulla Terra potrebbe essere in giro per osservare lo svolgersi di questi eventi.
Il processo di fusione sarà completato tra circa 7 miliardi di anni da oggi.
Questa non è la fine della galassia, però. Sarà ancora un'isola nello spazio, con stelle in orbita attorno a un nucleo centrale. Tuttavia, per un lungo periodo di tempo, stimato tra i 101910ventianni. La galassia si eroderà, con tutte le stelle che fuggiranno nello spazio intergalattico.
End of Stars – 100 trilioni di anni da oggi
Possiamo guardare nella Via Lattea e vedere le stelle che si formano intorno a noi. C'è ancora abbastanza gas e polvere rimanenti nella Via Lattea per creare intere nuove generazioni di stelle. Ma quando osserviamo altre galassie, possiamo vedere galassie ellittiche più vecchie che hanno già esaurito il gas e la polvere liberi. Invece delle stelle luminose e calde che vediamo nelle regioni di formazione stellare, queste vecchie galassie rosse si stanno raffreddando.
Un giorno non ci saranno più stelle di nuova formazione. E poi un giorno, l'ultima stella consumerà l'ultimo del suo combustibile di idrogeno, diventerà una gigante rossa e poi svanirà in una nana bianca. Anche le stelle più deboli, le fredde nane rosse, consumeranno il loro carburante, anche se potrebbero volerci altri 10 trilioni di anni o giù di lì. Anche loro si trasformeranno in nane nere.
E così, tra circa 100 trilioni di anni da oggi, ogni stella dell'Universo, grande e piccola, sarà una nana nera . Un pezzo di materia inerte con la massa di una stella, ma alla temperatura di fondo dell'Universo.
La fine della materia regolare – 1030anni
Quindi ora abbiamo un Universo senza stelle, solo nane nere fredde. Ci saranno anche stelle di neutroni e buchi neri rimasti dal tempo in cui c'erano le stelle nell'Universo. L'Universo sarà completamente buio.
Un futuro osservatore potrebbe notare il lampo occasionale, quando un oggetto interagisce con un buco nero. La sua materia si espanderà in un disco di accrescimento attorno al buco nero. E per un breve periodo, divamperà, emettendo radiazioni. Ma poi anche questo si aggiungerà alla massa del buco nero. E tutto tornerà al buio.
Pezzi di materia e nane nere binarie si fonderanno insieme creando nuovi buchi neri, e questi buchi neri saranno consumati da buchi neri ancora più grandi. Potrebbe essere che in un lontano futuro tutta la materia esisterà in pochi buchi neri davvero enormi.
Ma anche se la materia sfugge a questo destino, alla fine è condannata. Alcune teorie della fisica prevedono che i protoni sono instabili per lunghi periodi di tempo. Non possono durare. Tutta la materia che non è stata consumata da un buco nero inizierà a decadere. I protoni si trasformeranno in radiazione, lasciando una sottile nebbia di elettroni, positroni, neutrini e radiazioni che si diffonderà nello spazio.
I teorici anticipano che tutti i protoni nell'Universo decadranno nel corso di 1030anni.
Fine dei buchi neri – 10100Anni
Si pensava che i buchi neri fossero strade a senso unico. La materia entra, ma non esce. Ma il famoso astrofisico Stephen Hawking ha ribaltato questo concetto con la sua teoria secondo cui i buchi neri possono evaporare. Non è molto e non è veloce, ma i buchi neri rilasciano una piccola quantità di radiazioni nello spazio.
Quando rilascia questa radiazione, il buco nero perde effettivamente massa, evaporando completamente. La quantità di radiazione aumenta man mano che il buco nero perde massa. In realtà è possibile che possa generare un'esplosione finale di raggi X e raggi gamma mentre scompare completamente. I futuri osservatori (che sono sopravvissuti al decadimento dei loro protoni) potrebbero vedere il lampo occasionale in un universo altrimenti oscuro.
E poi in circa 10100anni, l'ultimo buco nero sarà sparito. Non resta che la radiazione emessa.
La fine di tutto – 10100anni e oltre
Quando l'ultimo buco nero evapora, tutto ciò che rimarrà nell'Universo sono fotoni di radiazione e particelle elementari sfuggite alla cattura dei buchi neri. La temperatura dell'intero Universo raggiungerà una temperatura finale appena sopra lo zero assoluto.
L'energia oscura potrebbe svolgere un ruolo futuro, continuando l'espansione dell'Universo, accelerando ciascuna di queste particelle elementari e fotoni distanti l'uno dall'altro fino a quando non sono effettivamente tagliati fuori l'uno dall'altro. Nessuna futura gravità li unirà di nuovo.
Forse un giorno ci sarà un altro Big Bang. Forse l'Universo è ciclico e l'intero processo ricomincerà.
Forse non lo farà, e questo tetro futuro di un freddo Universo morto è tutto ciò che ci aspetta. Non è felice, ma è fonte di timore reverenziale considerare il lungo futuro davanti a noi e ci aiuta ad apprezzare l'età vibrante in cui viviamo oggi.