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Qué ocurrirá cuando muera el universo.

La muerte del universo será lenta pero imparable: dejarán de nacer nuevas estrellas y las viejas morirán, los agujeros negros supermasivos engullirán sus galaxias y empezarán a evaporarse, mientras los protones de todo el universo empiezan a desintegrarse lentamente.

Por :  José Luis Oltra. Cuarentaydos

Que el universo empezó hace unos 13 800 millones de años en un estado infinitamente (o tan cerca que somos incapaces de distinguirlo) caliente, denso y pequeño es algo que conocemos con certeza, por evidencias recogidas durante el último siglo y que están sintetizadas en la teoría del Big Bang. Sin embargo el destino final del universo, su muerte, es algo que se nos escapa. La tendencia general la tenemos bastante clara, pero los detalles requieren de un conocimiento profundísimo de la física de partículas que a día de hoy no tenemos.                                                                                                El destino del universo está íntimamente relacionado con su energía y con la capacidad de los diferentes objetos que lo pueblan de intercambiar energía entre sí. Por supuesto el final no llegará en una catástrofe repentina, no será tan fácilmente identificable como un Big Bang, que sí ocurrió en una época determinada. La muerte del universo será lenta, gradual, progresiva y afectará a unos astros antes que a otros.

Los primeros astros en desaparecer serán las estrellas, o más concretamente las estrellas en la secuencia principal, en la fase de sus vidas en las que obtienen energía mediante la fusión nuclear de hidrógeno.                                                                                                      Nuestro sol morirá en unos 5 000 millones de años, expulsando sus capas exteriores y dejando atrás una enana blanca, un objeto del tamaño de la Tierra, con aproximadamente la mitad de su masa y que brilla por el calor residual. Más o menos al mismo tiempo, la Vía Láctea y Andrómeda estarán chocando.                                                                      Durante este proceso sus nubes de gas intergaláctico se fusionarán y darán lugar a nuevas estrellas.                                                                Las viejas estrellas probablemente no chocarán entre sí, pero sí lo harán, con el tiempo, los agujeros negros supermasivos que ocupan el centro de ambas galaxias.

Durante mucho tiempo seguirán formándose nuevas estrellas, por el choque de galaxias o por la compresión de nubes de gas y polvo repartidas por el universo. Cuando el universo tenga unas mil veces la edad actual, es decir dentro de unos 10 billones de años (millones de millones de años), las estrellas menos masivas empezarán a morir.                                                                                                         Estrellas como Próxima Centauri o TRAPPIST-1 habrán agotado todo el hidrógeno de su interior y, como el Sol, dejarán tras de sí una diminuta enana blanca.                                                                                                  Al cabo de unos 100 billones de años calculamos que dejarán de crearse nuevas estrellas por los métodos convencionales, es decir, a partir de nubes gigantescas de gas y polvo que se contraen y colapsan bajo su propia gravedad.

A pesar de esto podrán formarse estrellas por otros métodos, aunque a un ritmo muchísimo más lento. Una posibilidad está en la colisión eventual de enanas marrones, objetos a medio camino entre los gigantes gaseosos como Júpiter y las estrellas más pequeñas. En estos objetos no se produce la fusión nuclear de hidrógeno, por lo que no son técnicamente estrellas. Si varios de estos objetos se fusionan pueden alcanzar suficiente masa como para iniciar la fusión nuclear y convertirse en verdaderas estrellas. Otra posibilidad, todavía más remota, es que los sistemas binarios de enanas marrones acaben decayendo y fusionándose entre sí, otra vez creando nuevas estrellas en el proceso. Esta será la principal fuente de nuevas estrellas cuando el universo tenga trillones de años de edad, o más de un millón de veces su edad actual.

Mientras todo esto ocurra los planetas que hayan quedado orbitando alrededor de las estrellas muertas irán decayendo también, perdiendo energía en forma de ondas gravitatorias y acercándose lenta pero inexorablemente a sus estrellas, hasta chocar con ellas. También los propios cadáveres estelares irán decayendo por el mismo proceso y acercándose al agujero negro supermasivo del centro de su galaxia.

Durante esta época lo que quedarán serán enanas blancas, estrellas de neutrones y agujeros negros de masa estelar, orbitando alrededor del gran agujero negro central. La mayoría de la masa de estas galaxias muertas tomará la forma de enanas blancas, que poco a poco irán alimentando al agujero negro. Se prevé que para ésta época, los remanentes estelares hayan “consumido” toda la materia oscura  presente en el halo de una galaxia como la nuestra.                                     Esta materia oscura se espera que solo pueda interaccionar con la materia ordinaria por procesos muy complicados y poco habituales, de forma que su efecto solo se note a escalas de trillones y cuatrillones de años.

Al cabo de un quintillón de años de edad (un 1 seguido de 30 ceros), en el universo solo habrá prácticamente agujeros negros del tamaño de galaxias.                                                                                                  Al cabo de mil veces ese tiempo, mil quintillón de años, estos agujeros negros habrán alcanzado la masa de cúmulos de galaxias. Los objetos que fortuitamente hayan conseguido escapar de la influencia de agujeros negros, por haber sido expulsados al medio intergaláctico por ejemplo, empezarán a desaparecer por la desintegración de los protones que contienen.                                                                                Esta desintegración que no ha sido observada, creemos que debería ocurrir en escalas temporales del orden del sextillón de años. Primero se desintegrarán los planetas, luego las enanas blancas y después las estrellas de neutrones.

Al mismo tiempo, pero a un ritmo todavía más lento, los agujeros negros irán desapareciendo. Estos astros no son eternos y creemos que deberían perder masa por lo que se conoce como radiación de Hawking, sufriendo una “evaporación”.                                            Este proceso es inconcebiblemente lento y creemos que los agujeros negros con masas similares a la del Sol tardarán quintillones de quintillones de años en evaporarse.                                                            Los agujeros negros más grandes, con masas del orden de galaxias y cúmulos de galaxias, podrían tardar otro quintillón de veces más tiempo en hacerlo.

Será por esta época que habremos llegado al final del universo, a su muerte, al punto en el que todo el universo se encuentre a la misma temperatura, apenas por encima del cero absoluto y no haya ningún proceso de intercambio de calor posible, ninguna energía útil que pueda provocar ni el más minúsculo e insignificante proceso.

Aunque tenemos bastante certeza de que lo aquí narrado va a ocurrir, antes o después, el orden exacto y los tiempos concretos resultan difíciles de estimar. Existen varias consideraciones teóricas que podrían cambiar esta imagen bastante. Las cuestiones importantes incluyen si el protón se desintegra y a qué ritmo lo hace, cuál es el estado del vacío del universo, la naturaleza de la materia oscura, la fracción de estrellas que acabarán en forma de enana blanca, estrella de neutrones o agujero negro, la fracción que se acumulan en el agujero negro central, y si las leyes de la física permanecen constantes en el tiempo o sin embargo pueden llegar a cambiar.

Referencias: