Fim do universo: Big Freeze, Big Rip e decaimento do próton

Como será o fim do universo? A resposta mais bem apoiada hoje pelas observações é o Big Freeze, ou morte térmica: o espaço continua a se expandir, as estrelas se apagam, os buracos negros evaporam e sobram apenas partículas muito rarefeitas, perto do zero absoluto. O motivo é que a energia escura, até agora, parece constante, e a expansão se acelera sem sinal de parar. O Big Rip, o Big Crunch e o decaimento do vácuo exigem, cada um, um ingrediente extra que hoje não tem evidência. O decaimento do próton é um "talvez" dentro do Big Freeze: depende de teorias de grande unificação que ninguém confirmou.

A seguir, cada final em ordem: o que exige, quanto tempo levaria, e em que pé está a evidência.

Os cinco finais lado a lado

Big Freeze: o final mais provável

Em 1998 Riess e colegas, e em 1999 Perlmutter e colegas, usaram supernovas distantes para mostrar que a expansão se acelera. A energia escura entrou assim na física, e o trabalho recebeu o Nobel de 2011. Os resultados de 2018 do satélite Planck dão ao universo cerca de 13,8 bilhões de anos, com a matéria comum em torno de 5% da energia total, a matéria escura em torno de 27% e o restante energia escura.

Se a energia escura permanecer constante, o universo se expande para sempre. Adams e Laughlin traçaram esse caminho em 1997 na Reviews of Modern Physics:

1. As estrelas continuam a se formar até cerca de 10¹⁴ anos; depois o gás acaba e as últimas anãs vermelhas se apagam.
2. Restam anãs brancas, estrelas de nêutrons e buracos negros, enquanto as galáxias se dispersam aos poucos.
3. Os buracos negros emitem energia por um efeito quântico, como Hawking mostrou na Nature em 1974. Os de massa estelar levam cerca de 10⁶⁷ anos para evaporar; os supermassivos maiores, cerca de 10¹⁰⁰ anos.
4. Depois só restam fótons, neutrinos e elétrons muito rarefeitos, esfriando rumo ao zero absoluto, sem diferenças de energia capazes de realizar trabalho. Isso é a morte térmica.

Esse caminho não exige física nova, só que o modelo atual continue valendo. Por isso é a resposta padrão.

Big Rip: uma energia escura que só cresce

Caldwell, Kamionkowski e Weinberg propuseram em 2003 na Physical Review Letters que, se a equação de estado w da energia escura for menor que -1 (eles a chamaram de energia fantasma), sua densidade aumenta com o tempo. A expansão fica cada vez mais rápida e rasga primeiro os aglomerados de galáxias, depois as galáxias, as estrelas, os planetas e, por fim, os átomos. Nos exemplos deles, o resultado fica em dezenas de bilhões de anos, conforme o valor de w.

As medições atuais são compatíveis com w igual a -1 e ninguém confirmou um valor abaixo de -1. O Big Rip é uma possibilidade calculada com cuidado, mas sem evidência.

Big Crunch: o universo se contrai

Um Big Crunch exige que a energia escura se torne negativa. Então a expansão para e se inverte: as galáxias se aproximam, a radiação cósmica de fundo volta a esquentar e tudo cai em direção a um ponto.

Dos cinco, é o que mais se liga a dados recentes. Os resultados do DESI de 2025 preferem uma energia escura que enfraquece com o tempo, entre 2,8 e 4,2 desvios-padrão, abaixo dos 5 necessários para falar em descoberta. Mesmo que enfraqueça, isso não significa que ficará negativa nem que o universo precise se contrair. Mais em Rebobinar: o universo vai se contrair?.

Decaimento do vácuo: o próprio vácuo cede

Nosso vácuo pode não ser o estado mais estável. Pelas medições atuais (o bóson de Higgs foi encontrado perto de 125 GeV em 2012, entre outros pelo ATLAS), ele pode ser metaestável, com vida esperada de cerca de 10¹³⁹ anos. A teoria vem de Coleman em 1977 e de Coleman e De Luccia em 1980: se algum dia se formar uma bolha de um vácuo mais estável, ela se expande quase à velocidade da luz e reescreve a física no seu interior.

Esse número é muito maior que a idade atual do universo, então não tem relação prática conosco. Também se pergunta se um experimento de alta energia poderia provocá-lo. Os raios cósmicos superam há bilhões de anos a energia de qualquer colisor, e o universo continua aqui. Veja Decaimento do vácuo: o vácuo do universo pode colapsar?.

Decaimento do próton: um "talvez" dentro do Big Freeze

Os prótons morrem? O detector Super-Kamiokande vigia há décadas um enorme tanque de água e nunca viu um próton decair, o que põe a vida do próton acima de 10³⁴ anos. Algumas teorias de grande unificação preveem o decaimento, mas nenhuma está confirmada.

Se os prótons decaírem, o Big Freeze muda: a matéria das anãs brancas e das estrelas de nêutrons vai desaparecendo, sem esperar a evaporação dos buracos negros. Se não decaírem, essa matéria permanece. Assim, o decaimento do próton é uma possível característica do Big Freeze, não um final à parte. Veja Decaimento do próton: os prótons morrem?.

E a matéria escura?

A matéria escura é mais de 80% da matéria do universo, e as galáxias se formaram dentro de halos de matéria escura. Ela define como a matéria se aglomera, mas nada indica que mude o destino final: Freeze, Rip e Crunch dependem principalmente da energia escura. O que é a matéria escura continua desconhecido: veja Quem é a matéria escura?.

Como isso se joga em Cosmos Era

Cosmos Era é um jogo incremental de ficção científica hard que vai do primeiro instante (veja a era do universo primordial) até o fim do universo, com 16 finais. Vários dos finais acima aparecem nele:

• "Rebobinar": acenda o nó do Big Crunch, a energia escura fica negativa e o universo se contrai.
• "Decaimento do vácuo": acenda o nó "Detonar o vácuo". Um jogador detoná-lo é ficção; ninguém consegue provocar uma bolha de vácuo real.
• "Decaimento do próton": fique no fim dos tempos e veja o último próton decair. Esse final exige 24 horas de espera real, uma escolha de design do jogo e não uma exigência da física.
• "Universo-bebê": criar um universo novo em laboratório. Farhi e Guth estudaram as condições em 1987; construir um de verdade é ficção. Veja Universo-bebê.

Os efeitos dos finais no jogo são regras do jogo, não conclusões científicas. Para saber como desbloquear cada um, leia o guia de finais ou comece a jogar.

FAQ

Como será o fim do universo?

Os dados favorecem o Big Freeze (morte térmica): expansão contínua, estrelas se apagando, buracos negros evaporando e temperatura perto do zero absoluto. Isso supõe energia escura quase constante, algo que o DESI e outros levantamentos continuam testando.

Qual a diferença entre Big Freeze, Big Rip e Big Crunch?

Os três dependem da energia escura. Quase constante dá o Big Freeze, crescente dá o Big Rip, negativa dá o Big Crunch. Por isso medir como a energia escura muda é tão importante.

Os prótons decaem? Isso acabaria com o universo?

Ninguém viu um próton decair e a vida dele passa de 10³⁴ anos. Mesmo que decaiam, isso só faria a matéria sumir mais por completo durante o Big Freeze, sem encerrar o universo sozinho.

O decaimento do vácuo pode acontecer amanhã?

Não há base para esperar isso. A vida esperada é de cerca de 10¹³⁹ anos, muito maior que a idade atual do universo. Além disso, a bolha se expandiria quase à velocidade da luz e não daria aviso antes de chegar.

Um Big Crunch é o mesmo que um ricochete para um novo universo?

Não. O Big Crunch diz apenas que a expansão se inverte em contração. Se depois há um ricochete é especulação, sem apoio observacional.