Hoe eindigt het universum? 'Niet met een knal, maar met een gejammer', schreef de Amerikaanse dichter T.S. Eliot over het einde van de wereld. Maar als je een duidelijker antwoord wilt, zul je merken dat natuurkundigen talloze uren hebben besteed aan het omdraaien van deze vraag in hun gedachten, en de meest plausibele hypothesen netjes hebben ingedeeld in een paar categorieën.
'In leerboeken en kosmologielessen leren we dat er drie fundamentele toekomsten zijn voor het universum', zegt Robert Caldwell, een kosmoloog aan de Dartmouth University in Hanover, New Hampshire.
In één scenario zou de kosmos voor altijd kunnen blijven uitbreiden, waarbij alle materie uiteindelijk uiteen zou vallen in energie in wat bekend staat als een 'hittedood', zei Caldwell. Als alternatief kan de zwaartekracht ervoor zorgen dat het universum opnieuw instort, waardoor een omgekeerde oerknal ontstaat, de Big Crunch genaamd (we zullen dit later uitleggen). Of het is mogelijk dat donkere energie ervoor zorgt dat de uitdijing van het universum steeds sneller gaat en evolueert naar een weggelopen proces dat bekend staat als de Big Rip.
Laten we, voordat we het einde van het universum bespreken, naar zijn geboorte gaan. Ons huidige inzicht is dat tijd en ruimte begonnen tijdens de oerknal, toen een subatomair, ultraheet en super dicht punt naar buiten explodeerde. Zodra de zaken voldoende waren afgekoeld, begonnen deeltjes grotere structuren te vormen zoals sterrenstelsels, sterren en al het leven op aarde. We leven momenteel ongeveer 13 miljard jaar na de start van het universum, maar gezien de verschillende scenario's voor zijn ondergang, is het onduidelijk hoelang het universum nog zal bestaan.
In het eerste scenario - het universum verdwijnt als gevolg van hitte-dood - zullen alle sterren in de kosmos hun brandstof verbranden, waarbij de meesten dichte resten achterlaten die bekend staan als witte dwergen en neutronensterren. De grootste sterren zouden in zwarte gaten vallen. Hoewel deze beesten niet zo vraatzuchtig zijn als vaak wordt geportretteerd, zou hun enorme aantrekkingskracht door zwaartekracht de meeste materie bij voldoende tijd naar hun allesverslindende koeien trekken.
'Dan kan er iets spectaculairs gebeuren', vertelde Caldwell aan WordsSideKick.com.
Van zwarte gaten wordt gedacht dat ze een speciaal type emissie afgeven, Hawking-straling genaamd, genoemd naar wijlen natuurkundige Stephen Hawking, die de theorie voor het eerst postuleerde. Deze straling berooft eigenlijk elk zwart gat van een klein beetje massa, waardoor het gat langzaam verdampt. Na 10 tot 100 jaar (dat is het nummer 1 gevolgd door 100 nullen), zullen alle zwarte gaten verdwijnen en niets anders dan inerte energie achterlaten, volgens Kevin Pimbblet, een astrofysicus aan de University of Hull in het Verenigd Koninkrijk.
Onder de Big Crunch daarentegen zou de aantrekkingskracht van sterren en sterrenstelsels op een dag het hele universum weer bij elkaar trekken. Het proces zou min of meer als een achterwaartse oerknal verlopen, met galactische clusters die crashen en samensmelten, dan sterren en planeten samensmelten, en tenslotte zou alles in het universum weer een dichte plek van oneindig kleine omvang vormen.
Een dergelijke uitkomst verschaft enige temporele symmetrie met de kosmos. 'Het is netjes en schoon', zei Caldwell. 'Het is net als wanneer je gaat kamperen; laat niets achter.'
De laatste basismogelijkheid voor het einde van het universum staat bekend als de Big Rip. In dit scenario trekt donkere energie - de mysterieuze substantie die tegen de zwaartekracht in werkt - alles stukje bij beetje uit elkaar. De uitdijing van de kosmos versnelt totdat verre sterrenstelsels zo snel van ons weg bewegen dat hun licht niet langer te zien is. Naarmate de uitbreiding versnelt, beginnen steeds dichterbij komende objecten te verdwijnen achter wat Caldwell omschreef als een 'muur van duisternis'.
'Sterrenstelsels trekken uit elkaar, het zonnestelsel trekt uit elkaar, laat je fantasie de vrije loop', zei hij. 'Planeten, en dan uiteindelijk atomen, dan het universum zelf.'
Welk "einde" zal er gebeuren?
Omdat de eigenschappen van donkere energie nog niet goed bekend zijn, weten onderzoekers niet welke van deze scenario's de overhand zullen krijgen. Caldwell zei dat hij hoopt dat observatoria in ontwikkeling, zoals NASA's Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) of de binnenkort in gebruik te nemen Large Synoptic Survey Telescope (LSST), zullen helpen om het gedrag van donkere energie op te helderen, misschien een beter begrip van het einde van het universum.
Er zijn andere exotische vooruitzichten voor hoe de kosmos de emmer zou kunnen schoppen. Onder de bekende natuurkundige wetten is het mogelijk dat het Higgs-deeltje - een deeltje dat verantwoordelijk is voor het geven van massa aan alle andere bekende deeltjes - op een dag alles zou kunnen vernietigen. Toen het in 2012 werd ontdekt, bleek de Higgs ongeveer 126 keer zo zwaar te zijn als een proton. Maar theoretisch is het mogelijk dat die massa verandert. Dat komt omdat het universum momenteel misschien niet in de laagst mogelijke energieconfiguratie is. De hele kosmos kan zich in een zogenaamd onstabiel vals vacuüm bevinden, in tegenstelling tot een echt vacuüm. Als de Higgs op de een of andere manier zouden vervallen tot een lagere massa, dan zou het universum in een lagere vacuüm echte vacuümtoestand vallen.
Als de Higgs plotseling zouden omslaan naar een lagere massa en verschillende eigenschappen, zou al het andere in het universum op dezelfde manier worden beïnvloed. Elektronen kunnen mogelijk niet langer rond protonen draaien, waardoor atomen onmogelijk worden. Evenzo kunnen fotonen massa ontwikkelen, wat betekent dat zonneschijn kan aanvoelen als een regenbui. Of levende wezens een dergelijke toestand zouden kunnen overleven of niet, is onbekend.
'Ik zou dat kunnen classificeren als een soort milieuramp in de deeltjesfysica,' zei Caldwell. 'Het veroorzaakt niet direct de ondergang van het universum - het maakt het gewoon een waardeloze plek om in te leven.'
