Het heelal staat de komende miljarden jaren een triest lot te wachten

In de tijd die de zon nodig heeft om één keer rond het centrum van de Melkweg te cirkelen, verstrijken ruim twee miljoen mensenlevens. Twee miljoen levens vol verhalen, tegenslag en geluk. Van de geboorte van een kind tot de tragische willekeur van ziekte en dood.

De uitgestrektheid van het heelal, de majestueuze traagheid waarmee het kosmisch canvas zich ontvouwt, stemt tot bescheidenheid en introspectie. De laatste keer dat de aarde en de zon op hun huidige plek door ons sterrenstelsel dobberden – één galactisch jaar geleden, zoals astronomen dat zeggen – was de komeetinslag die een einde zou maken aan de heerschappij van de dinosauriërs nog verre toekomstmuziek. En de volgende keer dat we ons hier terugvinden, heeft net zo’n soort inslag al lang een einde gemaakt aan onze eigen tijd als hoeders van deze planeet.

In het hier en nu, tijdens de lange adempauze tussen dat soort kosmische catastrofes, bouwen ingenieurs en astronomen aan telescopen en meetinstrumenten die elk jaar een beetje sterker worden. Die steeds verder het kosmisch verleden in kunnen turen. Tegelijk werkt die scherpere blik ook de andere kant op. In nieuwe vakpublicaties voorspellen astronomen nauwkeuriger dan ooit wat ons te wachten staat. Dit is wat de kosmos allemaal voor ons in petto heeft.

Over 1,3 miljoen jaar: ster slingert ruimtestenen onze kant op

Gliese 710, onthou die naam. De ster, die nu op zo’n 62 lichtjaar afstand van de aarde staat, komt over 1,3 miljoen jaar wel erg dichtbij. Volgens gegevens van ruimtesatelliet Gaia, de satelliet die een driedimensionale kaart maakt van alle sterren in de Melkweg, passeert Gliese 710 dan op zo’n 0,2 lichtjaar van de zon. 

Dat is kosmisch gezien akelig dichtbij, stelt astronoom Rien van de Weijgaert (Universiteit Groningen). “Je vliegt dan door de oortwolk”, zegt hij, een wolk met miljarden kometen die als een uitgestrekte, ijle bol om het zonnestelsel hangt. Gliese 710 kan die kometen zodanig opschudden dat ze alle kanten op caramboleren, óók richting aarde, zo bevestigde een andere groep astronomen onlangs nog in het vakblad RNAAS.

Over 20- tot 90 miljoen jaar: Mars krijgt ringen

Saturnus is er beroemd mee geworden, maar over enkele tientallen miljoenen jaren zullen ook ándere planeten ringen krijgen. Dat gebeurt het makkelijkste bij planeten met meerdere manen. Wanneer die op elkaar klappen, of wanneer de planeet ze zelf met zijn zwaartekracht uit elkaar trekt, verkruimelen ze tot stofring. Dat laatste zal gebeuren met Marsmaan Phobos, schrijven astronomen in het vakblad Nature. Een deel van het restant van die maan zal een ring vormen, de rest van de brokstukken slaan verse kraters op het planeetoppervlak. 

Mogelijk is zoiets zelfs al eerder gebeurd. Begin juni schreven astronomen dat Phobos waarschijnlijk het overblijfsel is van een grofweg twintigmaal zwaardere maan, die in het verre verleden tot ring werd gereduceerd. “Ringen zijn dan ook geen eeuwig verschijnsel”, zegt astronoom Simon Portegies Zwart (Universiteit Leiden). Langzaam maar zeker dwarrelen ze steevast uit elkaar, totdat niets zichtbaars resteert.  

Over 100 miljoen jaar: de aarde is geraakt door een komeet die onze beschaving wegvaagt

“Het wordt eigenlijk wel tijd”, zegt Portegies Zwart. Reuzenkometen die tot de dood van onze beschaving kunnen leiden knallen grofweg elke 65 miljoen jaar op de aarde. En precies zo lang geleden maakte een mega-inslag een einde aan de heerschappij van de dinosauriërs.

Maar vergis je niet: dat betekent niet dat het morgen al zover is. Het kan ook nog makkelijk 30 miljoen jaar duren. “Uiteindelijk is het slechts een kwestie van tijd”, zegt Van de Weijgaert, “over honderd miljoen jaar is het statistisch gezien zeker gebeurd.”

Over 230 miljoen jaar: we hebben één galactisch rondje afgelegd

In het dagelijks leven merk je er niks van. Toch zitten we continu gevangen in een klokwerk van duizelingwekkend formaat. De maan draait in 27 dagen om de aarde, de aarde in een jaar om de zon en de zon in een galactisch jaar om het centrum van de Melkweg. Ondanks de razende snelheid van de zon – grofweg 830 duizend kilometer per uur – duurt zo'n rondje sterrenstelsel behoorlijk lang, zo’n 230 miljoen jaar. 

Over 3- tot 5 miljard jaar: de zon ontpopt zich tot gloeiend hete moordenaar

De zon lijkt veilig en betrouwbaar, maar astronomen weten wel beter. Door de levensloop van andere sterren nauwkeurig in kaart te brengen, ontdekten astronomen begin vorige eeuw al dat sterren een vaste levenscyclus volgen. Zo ook onze zon, die onder meer steeds heter zal worden. 

Over grofweg een miljard jaar is het hier mogelijk al te heet voor leven, en dan moet het ergste nog komen. “Na 3,5 miljard jaar is al het oppervlaktewater verdampt en zijn de overgebleven landmassa’s volledig verschroeid”, zegt Van de Weijgaert. Onze ooit zo levensvatbare blauwe planeet is dan permanent veranderd in een zwartgeblakerde horrorwereld.

Nog een miljard jaar later gaat de zon de volgende bestaansfase in. De ster blaast dan verder op, als een soufflé in de oven, en transformeert tot een zogeheten rode reus. Mercurius en Venus worden als eerste verzwolgen door de opschuivende buitenrand van de zon, als stipjes door een gloeiend hete Pac-Man. Of daarna ook de aarde volgt, is onzeker. De enige troost? Als het gebeurt, is het leven hier al lang uitgestorven. 

Over 2- tot 4,5 miljard jaar: botsing! De geboorte van Melkdromeda

Er is geen ontsnappen aan. Onze Melkweg ligt op ramkoers met buurman Andromeda. Na botsing smelten beide stelsels samen tot een nieuw, ellipsvormig stelsel, codenaam ‘Melkdromeda’ of ‘Melkomeda’. “De enige vraag is wanneer het precies gebeurt”, zegt Van de Weijgaert. “Over de exacte snelheid waarmee ze elkaar naderen bestaat nog wat discussie.” 

Individuele sterren uit beide stelsels zullen tijdens het samensmelten waarschijnlijk niet botsen: de gemiddelde afstand tussen twee buursterren is zo’n 150 miljard kilometer. Toch bestaat het risico dat de samensmelting invloed heeft op de aarde. “De zon zou de Melkweg uit kunnen worden geslingerd”, zegt Portegies Zwart. In zo’n geval sleept onze moederster de aarde en andere planeten mee, zodat je op aarde alleen merkt dat de sterrenhemel verandert.

Over 4,5- tot 5 miljard jaar: mogelijk vliegt de aarde de zon in (of het zonnestelsel uit)

En dan is er nog het risico dat de aarde zélf vertrekt. De zon verliest in de toekomst stukje bij beetje wat massa, waardoor hij steeds minder hard aan de planeten trekt. De banen van de planeten om de zon worden daardoor wijder. “Het is niet ondenkbaar dat Jupiter met zijn zwaartekracht de aarde of Mars dan de zon in duwt, of juist uit het zonnestelsel slingert”, zegt Portegies Zwart. 

Over 8 miljard jaar: de zon verandert in een witte dwerg 

Na het geweld van de rodereusfase evolueert de zon verder door. Uiteindelijk verandert onze moederster in een klein samengepakte, hele zware ster: een zogeheten witte dwerg. Een theelepeltje van zo’n witte dwerg zou op aarde al snel zo zwaar wegen als een auto. Heel spectaculair natuurlijk, maar verder valt aan zo’n witte dwerg weinig te beleven, zegt Portegies Zwart. “Het zijn saaie, koude sterren.”

Over 150 miljard jaar: het heelal wordt steeds leger

Wanneer je met de beste onderzoekstelescopen 's nachts naar boven kijkt, ontdek je na verloop van tijd miljarden sterrenstelsels. Althans: nu. Want over grofweg 150 miljard jaar lukt dat niet meer. De enige stelsels die je dan nog kunt zien, zijn de grofweg duizend die het dichtstbij staan. De rest is verdwenen, opgeschoven achter de kosmische horizon. 

“Die horizon ontstaat doordat het heelal versneld uitdijt”, zegt Van de Weijgaert. Licht kan niet sneller reizen dan de lichtsnelheid en heeft dus altijd even nodig om ons te bereiken. Voorwerpen die te ver weg staan, kun je daardoor niet zien. Doordat het heelal versneld aan omvang wint, zullen zelfs voorwerpen die nu nog zichtbaar zijn straks te ver weg staan. “Het heelal oogt daardoor steeds saaier en leger”, zegt Van de Weijgaert.

Over 700 miljard jaar. We kunnen niet langer de nagloed van de oerknal waarnemen.

Met specialistische telescopen kun je overal om ons heen de zogeheten kosmische achtergrondstraling waarnemen, door meer poëtisch ingestelde astronomen vaak beschreven als de nagloed van de geboorte van het heelal. Die achtergrondstraling vormt niet alleen het belangrijkste bewijs voor de oerknal, maar speelt ook een hoofdrol bij geestverruimende vragen als “hoe snel dijt het heelal uit?” en “bestaat er inderdaad een mysterieuze anti-zwaartekracht die de kosmos oppompt?”

Het is te hopen dat dat soort kwesties over grofweg 700 miljard jaar zijn opgelost, want vanaf dan kunnen we de achtergrondstraling niet langer meten. De uitdijing van het heelal rekt die stukje bij beetje zo ver uit, dat de straling totaal vervaagt. “Op dat moment kunnen toekomstige kosmologen wel naar huis”, zegt Van de Weijgaert. “Aan het heelal valt dan nog maar bitter weinig te meten.”

Over 10 sextiljoen (10³⁷) jaar: vrijwel alle sterren zijn opgebrand 

Wie aan het heelal denkt, ziet in zijn hoofd waarschijnlijk een ruimte tjokvol verre sterren die licht door het duister strooien, als immer betrouwbare kosmische bakens. Nou, slecht nieuws: zelfs de sterren houden ooit op met schijnen. Alle sterren. 

Rode dwergen, de kleinste en minst warme van de ‘gewone’ sterren, houden het relatief nog het langst vol. Doordat ze langzaam maar zeker iets heter gaan branden, veranderen ze over grofweg 12 triljoen jaar van rode in blauwe dwergen, net zoals de heetste gedeelten van de vlammen op een gasfornuis blauw zijn in plaats van geel. 

Uiteindelijk veranderen ook die blauwe dwergen – net als onze zon – in witte dwergen, kleine, samengepakte, relatief koude sterren. Die staan op hun beurt wel nog zo’n 10 sextiljoen (10³⁷) jaar meetbaar na te gloeien, totdat ook de straling van die sterren definitief tegen de kosmische achtergrond verdwijnt en het duister voorgoed terugkeert in het heelal.

Over een miljoen googol (10¹⁰⁶) jaar: het heelal is dood, kapot, voorbij

Aan alles komt een eind, zelfs aan ons onmetelijk grote heelal vol kolkende sterrenstelsels en allesverslindende zwarte gaten. Hoe het precies zal gebeuren, is nog een open vraag. Opties zijn er te over: van een heelal dat zichzelf steeds harder oppompt totdat het in stukken scheurt, tot – ook al zo gezellig – een catastrofale omdraaiing van de oerknal waarbij alles weer samenkomt in één punt, de zogeheten eindkrak. 

Het meest waarschijnlijke scenario is iets dat fysici de ‘warmtedood’ noemen, een scenario waarin het heelal stukje bij beetje ‘bevriest’, totdat echt absoluut niets meer kan gebeuren. Het duurt gelukkig nog wel even voordat het zover is. Het langst houden de zwarte gaten het vol, die tergend traag verdampen (via zogeheten Hawkingstraling), totdat zelfs van deze kosmische monsters niets resteert. Dat gebeurt naar schatting over zo’n 10¹⁰⁶ jaar - een 1 met 106 nullen, oftewel: een miljoen googol (10¹⁰⁰), het belachelijk grote getal waar zoekmachine Google z’n naam aan dankt. 

Daarna is het echt klaar. Hoewel... volgens sommige theoretici bestaat zelfs in deze letterlijk inktzwarte toekomst nog een kleine kans dat een vervangend heelal spontaan uit het niets ontstaat en de plaats inneemt van het onze.