מה צופן העתיד ליקום שלנו? אף שהקיום האנושי הוא הבהוב קצר שנראה חסר חשיבות לעומת עידני היקום, אי אפשר שלא לשאול את השאלה. כיום האסטרונומיה מציירת עתיד קודר למדי. הגאומטריה המרחבית שטוחה, אבל האנרגיה האפלה תגרום ליקום להתפשט ללא הרף בקצב הולך וגובר.
בסופו של דבר, ההתפשטות הזאת תרחיק את הגלקסיות זו מזו עד כדי כך שהאור מצביר גלקסיות אחד לא יוכל להגיע לצביר אחר. עם הזמן יתפרקו גם המבנים האלה, ולא יישאר אלא מריחה דלילה של אנרגיה. הגורל הזה נקרא "מוות החום" (heat death). בקווים כלליים: עם הזמן ייגמר הדלק לכל הכוכבים, והאבק והגז שדרושים ליצירת כוכבים חדשים ינוצלו עד תומם. כשזה יקרה, יישארו רק הליבות המתות של הכוכבים: ננסים לבנים, כוכבי נייטרונים וחורים שחורים. העצמים האלה יקרינו לאט את כל האנרגיה שלהם לחלל. גם הגלקסיות שבהן הם נמצאים יתמזגו לאט. הצבירים יורכבו מ"גלקסיות-על" – גלקסיות אליפטיות ענקיות שבלעו את כל הגלקסיות הקטנות. התפשטות היקום תרחיק את הצבירים האלה זה מזה, עד שכל אחד יהיה אי בפני עצמו, בלי אפשרות לקלוט אור מעצמים רחוקים יותר. אבל במובנים מסוימים זו רק ההתחלה של הסוף. סבורים שבהינתן מספיק זמן, אפילו הפרוטונים יתפרקו לאנרגיה. פירוש הדבר שבעתיד הרחוק ביותר גם הכוכבים המתים יתפרקו בחזרה לאנרגיה. החורים השחורים יתאדו, כוכבי הנייטרונים יתפרקו, הננסים הלבנים יתפרקו. כוכב מת אחד אחרי השני יתאדה או יתפרק, והיקום שלנו יהיה לא יותר מהתפלגות חלקה וקרה של אנרגיה. זו הסקירה הכללית; עכשיו נבחן את שלבי העתיד האלה בפירוט.
כל הכוכבים ביקום הנצפה – כ-1022 כוכבים ויותר, במאות מיליארדי גלקסיות – הם רק חלק אחד ממאתיים מ"עוגת" ההרכב הקוסמית. תיאוריות של התפתחות כוכבים, שנבדקו היטב, מאפשרות לאסטרונומים לחזות בביטחון את גורלו של הרכיב המאיר של היקום. כשכוכבים נוצרים, התגובה הגרעינית הראשונה שלהם היא היתוך מימן להליום. אורך החיים של כוכב תלוי מאוד במסתו. הכוכבים המסיביים ביותר חיים מיליוני שנים עד עשרות מיליוני שנים, ומתים באלימות ומשאירים אחריהם כוכבי נייטרונים או חורים שחורים. כוכבים בעלי מסה בינונית, כמו השמש, חיים מיליארדי שנים; השמש נמצאת עכשיו באמצע חייה, והיא תסיים אותם כגחלת דועכת שנקראת ננס לבן. הכוכבים בעלי המסה הקטנה ביותר מתקיימים בדוחק כ-1013 שנים לפני שהם דועכים.
היקום עדיין בנעוריו הסוערים. כשכוכבים מזדקנים ומתים, הם מחזירים חלק מהמסה שלהם לתווך הבין-כוכבי, ושם היא יכולה להשתתף במחזור חדש של לידת כוכבים ומותם. אבל עם הזמן יצירת הכוכבים תדעך, כי יותר ויותר מסה תילכד בשאריות של כוכבים, והיקום ימשיך להתפשט – מה שמקטין את הסיכוי שגלקסיות יתמזגו או יאספו גז חדש מהתווך שבין הגלקסיות. הכוכבים המסיביים ביותר ישאירו שאריות אפלות – כוכבי נייטרונים וחורים שחורים – אבל 90% מהמסה יהיו ננסים לבנים: גחלים כוכביות שמתקררות בהדרגה ונתמכות בלחץ ניוון של אלקטרונים. "הזנב" של יצירת כוכבים חדשים יימשך טריליוני שנים, אבל אחרי 1014 שנים יסתיים עידן ההיתוך בכוכבים. בעוד 1015 שנים אפילו הננסים הלבנים יתקררו לטמפרטורה של קלווינים ספורים. התרחיש הזה חל על שביל החלב ועל כל מאתיים מיליארד הגלקסיות האחרות ביקום. האור כבה.
השלב השני של העתיד הרחוק נוגע לדינמיקה של מערכות כבידתיות. מערכות פלנטריות לא ישרדו בשלמותן: מפגשים קרובים בין כוכבים יעיפו חלק מהפלנטות, ואי-יציבויות של תהודה בין פלנטות יעיפו אחרות. אלה ששרדו יסתחררו לבסוף אל הכוכבים שלהן, כשהן מאבדות אנרגיה בקרינת כבידה. בינתיים הגלקסיות יתפזרו בתהליך שנקרא "הרפיה דינמית". התנגשויות בין כוכבים נדירות מאוד, אבל מפגשים ממרחק בין כוכבים נוטים להוסיף אנרגיה קינטית לכוכב הקל יותר ולגרוע אנרגיה קינטית מהכוכב הכבד יותר. התוצאה היא שחלק מהכוכבים מגיעים למהירות מילוט ועוזבים את המערכת, ואחרים נעים פנימה, והגלקסיה נעשית קטנה וצפופה יותר. אחרי כ-1019 שנים, יותר מ-90% מהכוכבים כבר נמלטו, והחלק הקטן שנשאר מזין את החור השחור המסיבי שנמצא במרכז כל גלקסיה. גורלן של הגלקסיות תלוי גם בטבעו של החומר האפל, ולכן עד שהחלקיק שלו יזוהה, הסיפור נשאר לא ודאי במידת מה. בעיקרון, הגלקסיות "מתאדות".
עכשיו לוחות הזמנים עצומים, והם מגמדים את כל גיל היקום עד כה. אם התיאוריות המאוחדות הגדולות (grand unified theories) של פיזיקת החלקיקים נכונות, הפרוטונים אינם יציבים, אלא יתפרקו בזמן שחייב להיות ארוך מהגבול שנמדד, 1034 שנים. התיאוריות האלה מאחדות את הכוח החזק, שמחזיק את הפרוטונים והנייטרונים, עם הכוח החלש והכוח האלקטרומגנטי. לפיהן, פרוטונים יכולים להתפרק לחלקיקים קלים יותר, כמו פוזיטרונים ופיונים. אנחנו יודעים שמספר הפרוטונים אינו יכול להישמר באופן מוחלט, כי ביקום יש הרבה יותר חומר מאנטי-חומר. אם התיאוריות המאוחדות הגדולות נכונות, אורך החיים של הפרוטון צריך להיות קצר מכ-1037 שנים. התפרקות הפרוטונים פותחת שלב חדש לגמרי בהתפוררות העצמים ביקום. היא מוסיפה כמות קלושה של חום לננסים הלבנים ולכוכבי הנייטרונים, ואחר כך הם מתכווצים ומתפוגגים. גם כל הפלנטות או העצמים התת-כוכביים שנותרו יתפוררו כשהפרוטונים שלהם יתפרקו. החלל יתמלא באלקטרונים, בפוזיטרונים, בנייטרינים ובחלקיקי חומר אפל – בהנחה שהם יציבים.
המבצר האחרון של החומר הוא החור השחור. גם אם הפרוטונים מתפרקים, התהליך הזה מוסתר מאחורי אופק האירועים של החור השחור. ובכל זאת, החורים השחורים אינם נצחיים. בשנות ה-70 הציע סטיבן הוקינג שלחורים שחורים יש טמפרטורה, בנוסף לתכונות הבולטות יותר של מסה וסיבוב, ולכן הם אינם שחורים לגמרי. תנודות בריק יוצרות באופן ספונטני זוגות של חלקיק ואנטי-חלקיק, שמופיעים ונעלמים בשברירי שנייה זעירים. אם זה קורה ליד אופק האירועים של חור שחור, יש הסתברות מסוימת שאחד מבני הזוג יילכד בתוך האופק והשני יימלט. התוצאה נטו היא שהחור השחור מאבד מסה, כלומר מתאדה. חורים שחורים במסת השמש מתאדים בתוך כ-1067 שנים, והחורים השחורים המסיביים ביותר, שבמרכזי הגלקסיות, יחזיקו מעמד כ-1098 שנים ויותר – זמן שכמעט אי אפשר לדמיין. כמו שכתב ויליאם באטלר ייטס בשירו "הביאה השנייה": "הכול מתפורר; המרכז אינו מחזיק; אנרכיה גרידא משתלחת בעולם". האנרכיה הזאת היא התוהו ואי-הסדר שהחוק השני של התרמודינמיקה מחייב.
→ הסעיף הקודם: 17.17 קוסמולוגיה מדויקת | הסעיף הבא: 17.19 גורל היקום ←