Destino final del universo para niños
El destino final del universo es una de las preguntas más grandes en la cosmología física, que es la ciencia que estudia el origen, evolución y futuro del universo. Los científicos tienen varias ideas sobre cómo podría terminar el universo, algunas sugieren un final en un tiempo limitado y otras, un futuro infinito.
Desde que la idea de que el universo comenzó con una expansión muy rápida, conocida como el Big Bang, se hizo popular, la pregunta sobre su destino final se volvió muy importante. Este destino dependerá de cómo está hecho el universo, de la cantidad de materia y energía que contiene, y de la velocidad a la que se está expandiendo.
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Descubrimientos científicos clave
La posibilidad de estudiar el futuro del universo de forma científica surgió con la teoría de la relatividad general de Albert Einstein en 1915. Esta teoría nos ayuda a entender el universo a gran escala. Hay muchas soluciones a las ecuaciones de Einstein, y cada una sugiere un posible final para el universo.
En 1922, Alexander Friedmann y en 1927, Georges Lemaître propusieron algunas de estas soluciones. Algunas de ellas indicaban que el universo se ha estado expandiendo desde un punto inicial muy denso, lo que conocemos como el Big Bang.
En 1927, Georges Lemaître presentó la teoría que hoy llamamos la teoría del Big Bang. Luego, en 1931, Edwin Hubble confirmó, observando estrellas lejanas, que el universo realmente se estaba expandiendo. Desde entonces, tanto el comienzo como el posible final del universo han sido temas de investigación científica seria.
En 1948, Fred Hoyle propuso una teoría diferente, la del universo estático, que decía que el universo no cambiaba. Pero en 1965, Arno Penzias y Robert Wilson descubrieron el fondo cósmico de microondas. Esta es una señal que apoya la teoría del Big Bang y no la del universo estático. Así, el Big Bang se convirtió en la explicación más aceptada sobre el origen del universo.
Cuando Einstein desarrolló su teoría, él y otros científicos pensaban que el universo era estático. Al ver que sus ecuaciones mostraban que el universo podía expandirse o contraerse, Einstein añadió un término llamado constante cosmológica para que el universo se mantuviera quieto. Pero cuando Hubble demostró que el universo se expandía, Einstein dijo que esa constante había sido su "gran metedura de pata".
A partir de 1998, las observaciones de supernovas en galaxias lejanas sugirieron que la expansión del universo se está acelerando. Para explicar esto, se han propuesto nuevas teorías que incluyen la energía oscura y la materia oscura. Por eso, las teorías actuales sobre el destino del universo consideran que la constante cosmológica podría no ser cero.
Un factor clave para entender el destino del universo es el parámetro de densidad, llamado Omega (Ω). Este valor compara la densidad promedio de materia en el universo con una densidad crítica. Dependiendo de si Ω es igual, menor o mayor que 1, se plantean tres posibles destinos: universo plano, abierto o cerrado. Estos términos describen la forma general del universo.
La forma del universo y su futuro
Muchos científicos creen que el destino final del universo depende de su forma y de la cantidad de energía oscura que contiene.
Universo cerrado: ¿Un gran colapso?
Si Ω es mayor que 1 (Ω>1), el espacio del universo sería curvo, como la superficie de una esfera. En este tipo de universo, si viajas en línea recta, eventualmente regresarías al mismo punto.
En un universo cerrado sin el efecto de la energía oscura, la gravedad detendría la expansión y el universo comenzaría a encogerse. Toda la materia se juntaría en un solo punto, en un evento llamado Big Crunch, que sería lo opuesto al Big Bang. Sin embargo, si el universo tiene mucha energía oscura (como sugieren las observaciones recientes), la expansión podría ser tan fuerte que evitaría este colapso.
Universo abierto: ¿Expansión infinita y frío?
Si Ω es menor que 1 (Ω<1), la forma del espacio sería abierta, como una silla de montar. En este caso, las líneas paralelas nunca se encontrarían.
Incluso sin energía oscura, un universo abierto se expandiría para siempre, aunque la gravedad lo frenaría un poco. Con energía oscura, la expansión no solo continúa, sino que se acelera. El destino final de un universo abierto podría ser la "muerte térmica" o Big Freeze, donde todo se enfría y se dispersa, o el Big Rip, donde la aceleración de la energía oscura es tan fuerte que desgarra todo, incluso los átomos.
Universo plano: ¿Expansión lenta o acelerada?
Si la densidad promedio del universo es exactamente igual a la densidad crítica, es decir, Ω=1, entonces la forma del universo es plana, como una hoja de papel. En este caso, las líneas paralelas nunca se encuentran, como en la geometría que estudiamos en la escuela.
Sin energía oscura, un universo plano se expandiría para siempre, pero cada vez más lento, acercándose a detenerse. Con energía oscura, la expansión del universo es lenta al principio por la gravedad, pero luego se acelera. El destino final sería similar al de un universo abierto: la muerte térmica del universo (el "Big Freeze") o el "Big Rip". Muchos datos actuales sugieren que el universo es plano.
Teorías sobre el final del universo
El destino del universo está muy relacionado con su densidad. La mayoría de las pruebas, basadas en la velocidad de expansión y la densidad de la materia, sugieren que el universo seguirá expandiéndose para siempre, lo que llevaría al escenario del "Big Freeze". Sin embargo, algunas ideas sobre la materia oscura también plantean la posibilidad de un universo que se expande y se contrae en ciclos.
Big Freeze o muerte térmica del universo
Este es el escenario más probable si el universo sigue expandiéndose como hasta ahora. En miles de millones de años, las estrellas se apagarán y la mayor parte del universo se volverá oscuro. El universo se acercará a un estado donde todo está muy disperso y frío. Con el tiempo, las galaxias podrían colapsar en agujeros negros, que luego se evaporarían lentamente. Al final, el universo podría consistir solo en una "sopa" de radiación muy fría y dispersa.
El Big Freeze significa que el universo se expande indefinidamente y se vuelve demasiado frío para que exista vida. Puede ocurrir en un universo plano o abierto. Un escenario relacionado es la muerte térmica, donde el universo alcanza un estado de máxima entropía, lo que significa que todo está distribuido de manera uniforme y no hay diferencias de energía que permitan la vida o el funcionamiento de las cosas.
Big Rip: El gran desgarro
En un universo abierto, si la energía oscura es muy fuerte, la expansión del universo se aceleraría tanto que, con el tiempo, toda la materia, desde las galaxias hasta las partículas más pequeñas, se desintegraría. El universo terminaría en un punto donde la expansión es infinita, desgarrando todo.
Big Crunch: El gran colapso
La teoría del Big Crunch es lo opuesto al Big Bang. Sugiere que si el universo tiene suficiente densidad, su expansión se detendrá y comenzará a contraerse. Al final, toda la materia y el espacio-tiempo se colapsarían en un punto infinitamente pequeño. No se sabe exactamente qué pasaría a esas escalas tan pequeñas, ya que se necesitaría entender la gravedad cuántica.
Este escenario podría significar que un Big Crunch de un universo anterior dio lugar a nuestro Big Bang. Si esto se repitiera, tendríamos un universo oscilante, una secuencia infinita de universos que se expanden y contraen. Sin embargo, esta idea es difícil de reconciliar con las leyes de la termodinámica, que sugieren que la entropía (el desorden) aumentaría en cada ciclo, llevando a una "muerte caliente" eventual.
Big Bounce: El gran rebote
Algunos científicos que creen en el universo oscilante sugieren que el Big Bang fue solo el inicio de un período de expansión, seguido de una contracción. Desde este punto de vista, un Big Crunch sería seguido por un nuevo Big Bang, en un ciclo continuo. Esto significa que podríamos estar en el primero, el segundo, o el universo número dos mil millones de una secuencia infinita.
Multiverso: Muchos universos
El multiverso es una idea que plantea que nuestro universo es solo uno de muchos universos paralelos que existen. Aunque nuestro universo podría tener un final, el conjunto de todos los universos podría ser infinito. En un multiverso, otros universos podrían tener leyes físicas diferentes a las nuestras.
Falso vacío: Un cambio fundamental
Si el vacío (el espacio sin materia ni energía) en nuestro universo no es el estado de energía más bajo posible, podría "colapsar" a un estado de energía menor. Esto se llama un evento de metaestabilidad del vacío. Si esto ocurriera, las constantes físicas (las reglas fundamentales de la naturaleza) podrían cambiar, alterando drásticamente la materia y el universo tal como lo conocemos.
Cómo investigan los científicos el futuro del universo
Para elegir entre estas teorías, los científicos "pesan" el universo. Esto significa que miden la cantidad de materia, radiación, materia oscura y energía oscura que hay en el universo. También estudian las agrupaciones galácticas, las supernovas lejanas y las pequeñas variaciones en el fondo cósmico de microondas para entender cómo se comporta el universo y predecir su destino.
El fin del universo en la cultura popular
Muchos autores de ciencia ficción y humoristas han explorado la idea del fin del universo. A menudo, usan la amenaza de la destrucción del universo como parte de sus historias, donde un villano intenta destruirlo o los humanos lo ponen en peligro, y al final, el ingenio humano lo salva.
Libros
- El cuento La última pregunta de Isaac Asimov imagina un universo que llega a la muerte térmica, y una computadora tan avanzada que finalmente descubre cómo revertirla, creando un nuevo Big Bang.
- La novela Tau Zero de Poul Anderson propone un universo cíclico que termina en un Big Crunch y luego se expande con un nuevo Big Bang.
- El restaurante al final del universo de Douglas Adams es un lugar de ficción donde los clientes pueden ver el fin del universo como un espectáculo.
Películas y programas de televisión
- En la serie Enano rojo, la tripulación encuentra una realidad donde el tiempo va hacia atrás, teorizando que es un futuro donde el universo se dirige a un Big Crunch.
- En Futurama, los personajes viajan al futuro y ven el Big Rip, seguido de un nuevo Big Bang, sugiriendo un universo cíclico.
- En Doctor Who, se sugiere que el universo es cíclico, y una nave especial podría sobrevivir al final de un universo y al inicio del siguiente.
Videojuegos
- En la serie Marathon, una inteligencia artificial está obsesionada con escapar del fin inevitable del universo.
Cómics/manga
- En el cómic The Big Chill de Alan Moore, el superhéroe Majestic sobrevive para ver el universo enfriarse y encuentra una forma de revertir su fin.
- En JoJo's Bizarre Adventure parte VI: Stone Ocean, un personaje acelera el tiempo hasta que el universo llega a un punto de reinicio, creando un nuevo universo donde los eventos se repiten.
Véase también
En inglés: Universe Facts for Kids
- Riesgos catastróficos globales
