La fine dell'Universo è scontata. Il processo di scomparsa è già cominciato: oggetti che erano visibili quando l'Universo era ancora la metà di quello che è attualmente, oggi non sono più visibili. Tuttavia, il processo diventerà preoccupante solo tra circa 100 miliardi dianni. Tra 10 trilioni di anni, niente sarà più visibile. In un articolo apparso su Physical Review D, i fisici statunitensi Lawrence Krauss, della Case Western Reserve University (CWRU), e Robert Scherrer, della Vanderbilt University, hanno elaborato un modello teorico secondo cui, contrariamente a quanto sostenuto da altri cosmologi, in un Universo in espansione, sotto la spinta dell' “energia oscura”, le particelle ordinarie - protoni e neutroni - non lasceranno il posto all'energia della radiazione cosmica.

“I diamanti saranno per sempre”, ha dichiarato Krauss, “grazie all'energia oscura, la materia vincerà sulla radiazione”. Attualmente, vi è molta più materia ordinaria nell'Universo rispetto le radiazioni di energia. Ma non è sempre stato così, l'Universo primordiale era dominato dalle radiazioni dovute al decadimento delle particelle. Riguardo il destino ultimo dell'universo, si tende ad accettare la teoria secondo cui le particelle di materia ordinaria - protoni e neutroni in particolare - gradualmente decadranno in radiazioni, riportando l'Universo alle condizioni iniziali, in cui l'energia dominava sulla materia, in assenza delle strutture fondamentali necessarie alla formazione della vita. Ma da quando è stata riconosciuta l'esistenza dell'energia oscura - una forza ancora sconosciuta che domina il 70% dell'energia dell'Universo agendo come una sorta di “anti-gravità”, accelerando l'espansione su larga scala - la questione è tornata in discussione. Come l'Universo si espande, i più distanti oggetti recedono sempre più velocemente. Più velocemente recedono, più la luce che emanano allunga la propria lunghezza d'onda e diminuisce la propria frequenza. Quando infine la velocità di recessione raggiunge quella della luce, gli oggetti scompaiono poiché viaggiano ad una velocità superiore a quella della luce che emettono. Nella prospettiva di civiltà future, questo processo pone un limite all'ammontare di informazione ed energia necessari per mantenere la vita.

una nuova speranza viene dallo studio di Krauss and Scherrer, che hanno analizzato tutti i modi in cui la materia ordinaria e quella oscura potrebbero decadere in radiazioni, giungendo alla conclusione che non potrà mai essere prodotta una densità di radiazione tale da eccedere la densità della materia rimanente (in base alla nota relazione tra energia e materia stabilita dall'equazione di Einstein E=mc2). “La cosa incredibile è che la radiazione scompare alla stessa velocità di quando è stata creata, in un Universo dominato dall'energia oscura”, dice Krauss. La radiazione va scomparendo parallelamente all'espansione dello spazio, poiché diminuisce la densità dell'energia radiante: sia perché aumenta la distanza di separazione tra i singoli fotoni, sia perché si riduce l'ammontare di energia che trasportano nel loro campo elettromagnetico (man mano che lo spazio si espande, si espande anche la lunghezza d'onda dei fotoni, mentre la frequenza si riduce, e decresce l'ammontare di energia relativo ad ogni singolo fotone). Dunque, a lungo andare, la densità della radiazione è destinata a diminuire sempre più. Mentre i componenti della materia ordinaria, protoni e neutroni, risentiranno solo dell'effetto di separazione, poichè la loro energia è legata alla massa e non influenzata dall'espansione spaziale. Inn Universo in accelerazione come quello attuale, dunque, secondo Krauss, la materia manterrà il suo dominio per sempre.

THE BIG RIP

Il “Big Rip” (Grande Strappo) è la teoria cosmologica, inquadrata nel modello del Big Bang, che prevede una continua accelerazione dell'espansione dell'Universo. La chiave della teoria è nell'ammontare di energia oscura nell'Universo. Se questa dovesse superare un certo valore, tutta la materia verrebbe alla fine fatta letteralmente a pezzi. Il valore da considerare è “w”, ovvero il rapporto tra la pressione dell'energia oscura e la sua densità. Se w < -1, l'Universo verrà alla fine frantumato. Prima le galassie verrebbero separate le une dalle altre, poi la gravità sarebbe troppo debole per tenerle assieme e le stelle si separeranno.

Circa tre mesi prima della fine, i pianeti si separerebbero dalle stelle. Negli ultimi minuti, le stelle e i pianeti sarebbero disintegrati, e gli atomi verrebbero distrutti una frazione di secondo prima della fine. In seguito, l'Universo sarebbe ridotto ad una serie di particelle elementari isolate le une dalle altre, in cui ogni attività sarebbe impossibile. Poiché ogni particella sarebbe impossibilitata a vedere le altre, in un certo senso l'Universo osservabile si ridurrebbe effettivamente a zero. Gli autori di questa ipotesi hanno calcolato che il momento finale sarebbe circa 3,5×1010 anni dopo il Big Bang, il che equivale a 2,0×1010 (venti miliardi) di anni da adesso.

THE BIG CRUNCH

La teoria del “Big Crunch” (Grande Scrocchio) sostiene invece che l'Universo smetterà di espandersi ed inizierà a collassare su sé stesso (simmetricamente al Big Bang). Poiché, se la forza di gravità di tutta la materia ed energia nell'orizzonte osservabile è abbastanza grande, allora essa può fermare l'espansione dell'Universo, e in seguito invertirla. L'Universo allora si contrarrebbe, e tutta la materia e l'energia verrebbero compresse in una singolarità gravitazionale.

È impossibile dire cosa succederebbe in seguito, perché il tempo stesso si fermerebbe. Non è ben chiaro anche cosa succederebbe negli istanti immediatamente precedenti al Big Crunch vero e proprio: l'Universo non sarebbe esattamente simmetrico rispetto al momento della sua nascita, perché nel frattempo le stelle emetterebbero una notevole quantità di energia. Quest'energia in più sembra però trascurabile rispetto al totale, e l'unica differenza sarebbe la presenza di numerosi buchi neri di varie dimensioni, che tenderebbero a crescere velocemente via via che la materia viene introdotta a forza nel loro interno dalla pressione esterna. Per poter descrivere compiutamente gli eventi finali occorrerebbe una teoria della gravità quantistica ancora in via di sviluppo.

THE BIG FREEZE

Il Big Freeze (Grande Congelamento) è lo scenario secondo cui la continua espansione provocherà un universo troppo freddo per sostenere la vita. In caso di “morte termica”, ad esempio, l'universo raggiungerebbe uno stato di massima entropia in cui tutto risulta essere omogeneo e non vi sono gradienti. Alcuni fisici famosi hanno speculato che una civiltà avanzata potrebbe usare un ammontare finito di energia per sopravvivere un tempo effettivamente infinito, alternando magari brevi periodi di attività a periodi di ibernazione sempre più lunghi (ipotesi proposta nel 1979 da Freeman Dyson). Magari, anche per una civiltà che si trovasse nel mezzo del Big Crunch, un ammontare infinito di tempo soggettivo potrebbe essere estratto dal tempo finito rimanente, usando l'enorme energia del Big Crunch per “accelerare” la vita più di quanto il limite si stia avvicinando (teoria del Punto Omega di Frank J. Tipler).

C'è inoltre l'idea di un universo ciclico, in cui le stesse combinazioni finite di esperienza si riprodurrebbero ancora e ancora. E se invece vivessimo in un multiverso come quello modellizzato dalla teoria dell’inflazione caotica, dove le singolarità sono locali ed il multiverso è composto da un’infinità non numerabile di domini inflazionari ? Un universo, come il nostro, di durata finita, sarebbe solo uno dei tanti universi. Magari, altri universi potrebbero essere soggetti a leggi fisiche diverse. Bisognerà solo trovare il modo di viaggiare da un universo all'altro. Oppure, magari, ci ritroveremo a “Il Ristorante al Termine dell'Universo”, un ristorante descritto da Douglas Adams nel secondo libro della “Guida Galattica per Autostoppisti” che si pone alla fine dell'Universo in senso temporale, a gustarci lo “Gnab Gib”, cioè il Big Bang alla rovescia.

Data articolo: maggio 2007
Fonti: Space Daily, Space, Wikipedia