כיצד יקום היקום? "לא במפץ אלא ביבבה", כתב המשורר האמריקני T.S. אליוט לגבי סוף העולם. אבל אם אתה רוצה תגובה מוגדרת יותר, תגלה שפיזיקאים בילו אינספור שעות בהפיכת השאלה הזו במוחם, והתאימו בצורה מסודרת את ההשערות הכי מתקבלות על הדעת לכמה קטגוריות.
"בשיעורי ספרי לימוד וקוסמולוגיה אנו לומדים שיש שלושה עתידים בסיסיים ליקום", אמר רוברט קלדוול, קוסמולוג מאוניברסיטת דרטמות 'בהאנובר, ניו המפשייר.
בתרחיש אחד, הקוסמוס יכול להמשיך ולהתרחב לנצח, כאשר בסופו של דבר כל החומר יתפרק לאנרגיה במה שמכונה "מוות חום", אמר קלדוול. לחלופין, כוח הכבידה עשוי לגרום ליקום להתמוטט מחדש, וליצור מפץ גדול הפוך, שנקרא קראנץ 'הגדול (נסביר זאת בהמשך). לחלופין, קיימת האפשרות שאנרגיה אפלה תגרום להתרחבותו של היקום להאיץ מהר יותר ויותר, ולהתפתח לתהליך בורח המכונה ה- Big Rip.
לפני שנדון בסופו של היקום, בואו ניכנס ללידתו. ההבנה הנוכחית שלנו היא שזמן ומרחב החלו במהלך המפץ הגדול, כאשר נקודה תת-אטומית, אולטרה לוהטת וסופר צפופה התפוצצה כלפי חוץ. ברגע שהדברים התקררו מספיק, חלקיקים החלו ליצור מבנים גדולים יותר כמו גלקסיות, כוכבים וכל החיים על כדור הארץ. אנו חיים כיום כ 13 מיליארד שנה לאחר תחילת היקום, אך בהתחשב בתרחישים השונים על מותו, לא ברור כמה זמן היקום יימשך.
בתרחיש הראשון - היקום מתכופף מהקיום בגלל מוות חום - כל הכוכבים בקוסמוס ישרפו את דלקם, כאשר רובם ישאירו אחריהם שאריות צפופות המכונות גמדים לבנים וכוכבי נויטרונים. הכוכבים הגדולים ביותר יתמוטטו לחורים שחורים. בעוד שבהמות אלה אינן מעוררות כמו שמוצגות לעיתים קרובות כמתנה מספיק זמן, האטרקציה הכבידה המסיבית שלהם תמשוך את מרבית החומר אל העגלות הכל-כולן שלהם.
"ואז יכול היה לקרות משהו מרהיב", אמר קלדוול לחיים מדעיים.
חושבים שחורים שחורים מפטרים סוג מיוחד של פליטה הנקראת קרינת הוקינג, על שמו של הפיזיקאי המנוח סטיבן הוקינג, שעלה לראשונה על התיאוריה. קרינה זו שודדת למעשה כל חור שחור של מעט מסה, וגורמת להתנדף לאט לאט. אחרי 10 עד 100 שנים (זהו המספר 1 ואחריו 100 אפסים), כל החורים השחורים יתפוגגו, ולא ישאירו אחריהם שום דבר מלבד אנרגיה אינרטית, כך אומר קווין פימבלט, אסטרופיזיקאי מאוניברסיטת הול באנגליה.
לעומת זאת, תחת המפגע הגדול, משיכת הכבידה של הכוכבים והגלקסיות תתחיל יום אחד למשוך את היקום כולו שוב. התהליך יתנהל כמו מפץ גדול לאחור, כאשר צבירים גלקטיים מתרסקים ומתמזגים, ואז כוכבים ופלנטות מתמזגים זה לזה, ולבסוף, כל היקום יוצר שוב נקודה צפופה בגודל קטן עד אינסוף.
תוצאה כזו מספקת סימטריה זמנית לקוסמוס. "זה מסודר ונקי," אמר קלדוול. "זה כמו כשאתה יוצא לקמפינג; השאר שום דבר מאחור."
האפשרות הבסיסית הסופית לסוף היקום מכונה "השסע הגדול". בתרחיש זה, אנרגיה אפלה - החומר המסתורי שפועלת בניגוד לכוח הכבידה - מפרקת את כל הדברים לחלק. התפשטות הקוסמוס מאיצה עד שגלקסיות רחוקות מתרחקות מאיתנו כל כך מהר עד שכבר אי אפשר לראות את האור שלהן. ככל שההתרחבות מתגברת, חפצים קרובים יותר ויותר מתחילים להיעלם מאחורי מה שקאלוול תיאר כ"חומת חושך ".
"הגלקסיות מתפרקות, מערכת השמש מתפרקת, תני לדמיון שלך להשתולל," אמר. "כוכבי לכת, ואז בסופו של דבר אטומים, ואז היקום עצמו."
איזה "סוף" יקרה?
מכיוון שתכונות האנרגיה האפלה אינן מובנות עדיין היטב, החוקרים אינם יודעים אילו מהתרחישים הללו ישררו. קלדוול אמר כי הוא מקווה שמצפה הכוכבים בפיתוח כמו טלסקופ סקר אינפרא אדום רחב שדה של נאס"א (WFIRST), או טלסקופ סקר סינופטי גדול לסינפוט גדול (LSST) שיסייעו בקרוב, יסייעו להבהיר את התנהגות האנרגיה האפלה, אולי שיספקו הבנה טובה יותר של סוף היקום.
ישנם סיכויים אקזוטיים אחרים כיצד הקוסמוס עלול לבעוט בדלי. על פי חוקי הפיזיקה הידועים, יתכן שבוסון היגס - חלקיק שאחראי לתת לכל החלקיקים הידועים האחרים את המסה שלהם - יכול יום אחד להרוס את הכל. כאשר התגלה בשנת 2012, נמצא כי בהיגס יש מסה כ- 126 פעמים מזו של פרוטון. אבל תיאורטית אפשרית שהמסה הזו תשתנה. הסיבה לכך היא שהיקום אולי לא נמצא בתצורת האנרגיה הנמוכה ביותר שלו כרגע. הקוסמוס כולו יכול להיות במה שנקרא ואקום כוזב לא יציב, לעומת ואקום אמיתי. אם ההיגס היו מתפרקים איכשהו למסה נמוכה יותר, היקום היה נופל למצב ואקום אמיתי נמוך יותר.
אם ההיגס לפתע יעבור למסה נמוכה יותר ותכונות שונות, אז כל שאר היקום יושפע באופן דומה. אלקטרונים אולי כבר לא יוכלו להסתובב סביב פרוטונים, מה שהופך את האטומים לבלתי אפשריים. כמו כן פוטונים עשויים לפתח מסה, כלומר שמש שמש יכולה להרגיש כמו מקלחת גשם. לא ידוע אם יצורים חיים יכולים לשרוד מדינה כזו או לא.
"הייתי מסווג את זה כמעין קטסטרופה סביבתית של פיזיקת החלקיקים", אמר קלדוול. "זה לא גורם ישירות למוות של היקום - הוא פשוט הופך אותו למקום שטויות לחיות בו."
