ท่ามกลางจักรวาลอันกว้างใหญ่ไพศาล โลกของเราเป็นเพียงดาวเคราะห์เล็กๆ เดวงหนึ่ง ไม่ต่างอะไรไปจากเศษฝุ่นที่ไม่ได้สลักสำคัญอะไรต่อการดำรงอยู่ของจักรวาลนี้
ทว่ามนุษยชาติกลับสามารถศึกษาจักรวาลอย่างละเอียดจนได้คำตอบมาอย่างมั่นใจว่า สักวันหนึ่งจักรวาลจะสิ้นสุดลง ทั้งยังสามารถทำนายตัวเลขออกมาว่าจักรวาลจะจบลงในอีก 10,000 ล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านปี (ล้าน 16 ครั้ง) ข้างหน้าด้วย
แล้วนักดาราศาสตร์รู้เรื่องนี้ได้อย่างไร?
ก่อนอื่นต้องเข้าใจก่อนว่าในช่วงปฏิวัติวิทยาศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์ต่างคิดว่าจักรวาลไม่มีทั้งจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุด เพราะพวกเขาไม่อยากเชื่อมโยงกับเรื่องทางศาสนาที่กล่าวว่าพระเจ้าเป็นผู้สร้างโลกและจักรวาลมาเป็นคำอธิบาย แต่แล้วในปี 1929 เอ็ดวิน ฮับเบิล (Edwin Hubble) นักดาราศาสตร์ชาวสหรัฐฯ ก็ค้นพบว่ากาแล็กซี่ส่วนใหญ่ในจักรวาล ยกเว้นกาแล็กซี่แอนโดรเมดา กำลังเคลื่อนที่หนีออกห่างจากกาแล็กซี่ทางช้างเผือกที่เราอาศัยอยู่ ซึ่งได้สะท้อนให้เห็นถึงจุดจบของจักรวาลในอนาคตไว้
สาเหตุเพราะหากกาแล็กซี่เริ่มถอยห่างจากกันไปเรื่อยๆ ก็จะไม่มีฝุ่นแก๊สหรือสสารใหม่ๆ มาเติมเต็มให้กาแล็กซี่ทางช้างเผือกผลิตดาวฤกษ์ที่ส่องแสงสว่างได้อีกแล้ว โดยในปัจจุบันกาแล็กซี่ทางช้างเผือกให้กำเนิดดาวฤกษ์ดวงใหม่ปีละประมาณ 3 ดวง ซึ่งจะมีอัตราการเกิดลดลงอย่างต่อเนื่อง สวนทางกับอัตราการตายของดวงดาว จะเรียกว่าเป็นวิกฤตประชากรดาวฤกษ์ก็ว่าได้
ดวงอาทิตย์ของเราเองก็ต้องเผชิญกับจุดจบเฉกเช่นเดียวกับดาวฤกษ์ทุกดวง ในอีกประมาณ 5,000 ล้านปีข้างหน้า ตามการคำนวณของนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ ดวงอาทิตย์จะเผาผลาญเชื้อเพลิงไฮโดรเจนที่แกนกลางจนหมดสิ้น และดับลงไป โลกจะถูกทิ้งให้อยู่ท่ามกลางอุณหภูมิเยือกแข็งกว่า -270 องศาเซลเซียสของจักรวาล หากลูกหลานของเรายังอยู่ พวกเขาก็คงต้องอพยพออกไปแสวงหาไออุ่นจากดาวฤกษ์ดวงอื่นๆ ที่ยังคงมีเชื้อเพลิงหลงเหลืออยู่
ในอีก 4,000 ล้านปีข้างหน้า กาแล็กซี่แอนโดรเมดาจะพุ่งเข้ามารวมกับทางช้างเผือก ก่อให้เกิดการแลกเปลี่ยนแก๊สและสสารจำนวนมหาศาลจนเกิดเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่า Starburst หรือการเกิดใหม่ของดาวฤกษ์จำนวนมาก ซึ่งในปัจจุบันเราสามารถสังเกตเห็นปรากฏการณ์นี้ได้ในกาแล็กซี่ที่กำลังควบรวมเข้าด้วยกันอยู่ทั่วจักรวาล โดยในกรณีของกาแล็กซี่ทางช้างเผือกและแอนโดรเมดานั้น เรียกได้ว่าเป็นลมหายใจเฮือกสุดท้ายที่จะให้กำเนิดดาวฤกษ์ขึ้นในจักรวาลก็ว่าได้
เมื่อวันที่จักรวาลไม่สามารถให้กำเนิดดาวฤกษ์ได้อีกต่อไปมาถึง ยุคที่นักดาราศาสตร์เรียกว่ายุคแห่งแสงดาว (Age of Starlight) ก็จะมาถึงจุดสิ้นสุดลง ในอีกราว 100 ล้านล้านปีข้างหน้า ซึ่งเมื่อเทียบกับเวลาของจุดจบจักรวาลที่เกริ่นไปเมื่อต้นบทความแล้ว ก็เป็นเพียงแค่ช่วงสั้นๆ ไม่ต่างอะไรไปจากเด็กทารกที่เพิ่งออกจากครรภ์มารดามาลืมตาดูจักรวาลที่กำลังส่องแสงสลัวลงอย่างช้าๆ สู่ความมืดมิดนิรันดร์
ในอนาคตอันไกลโพ้น จักรวาลก็จะเหลือเพียงเศษซากของดวงดาว ไม่ว่าจะเป็น ดาวแคระขาว ดาวนิวตรอน และหลุมดำ แต่ซากดาวเองสักวันหนึ่งก็ต้องถูกย่อยสลายหายไป หากอ้างอิงตามทฤษฎีการรวมแรงทั้ง 3 ในจักรวาล (Grand Unified Theory) นักวิทยาศาสตร์กระแสหลักต่างทำนายว่า โปรตอนซึ่งเป็นอนุภาคพื้นฐานที่มีอยู่ในทุกอะตอมของจักรวาล ไม่สามารถคงอยู่ถาวรได้ และจะสลายตัวกลายเป็นอนุภาคมูลฐานหรือรังสีในที่สุด
ถ้าทฤษฎีนี้ถูกต้อง โปรตอนในดาวแคระขาวและดาวนิวตรอนจะค่อยๆ สลายตัวไปทีละตัว จนซากดาวทั้งหมดจะมลายหายไปในราว 10,000 ล้านล้านล้านล้านล้านล้านปีข้างหน้า เหลือเพียงหลุมดำที่จะค่อยๆ แผ่รังสีฮอว์คิง (Hawking Radiation) และระเหย จนหลุมดำสูญพันธุ์ไปในอีกราว 10,000 ล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านปีข้างหน้า
เมื่อถึงวันนั้น จักรวาลก็เหลือแต่เพียงความมืด ว่างเปล่า หนาวเย็นยะเยือก
จนอุณหภูมิจะค่อยๆ ทิ้งดิ่งสู่ศูนย์องศาสัมบูรณ์ และจักรวาลก็จะเป็นเช่นนั้นไปตลอดกาล
และนี่ก็คือฉากจบแรกของจักรวาลที่นักวิทย์เรียกกันว่า Big Freeze ซึ่งอยู่บนพื้นฐานที่จักรวาลของเรากำลังขยายตัวออกไปเรื่อยๆ ในอัตราเร่ง ด้วยพลังอำนาจของพลังงานมืด (Dark Energy) อันเป็นพลังงานลึกลับที่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่เข้าใจดี
ฉากจบที่สองคือ หากพลังงานมืดยังทรงอำนาจมากขึ้นเรื่อยๆ แรงผลักจะเอาชนะแรงทุกชนิดที่ยึดสสารไว้ด้วยกัน จักรวาลจะฉีกขาด (Big Rip) ในที่สุด แบบชนิดที่ว่าทุกสิ่งทุกอย่างพังทลายหายไปเลย ไม่ได้เยือกแข็งตายอย่างช้าๆ แบบในกรณีแรก โดยในปี 2003 โรเบิร์ต คอลด์เวลล์ (Robert Caldwell) จากวิทยาลัยดาร์ตมัธ (Dartmouth College) สหรัฐอเมริกา ได้กล่าวในงานวิจัยในวารสาร Physical Review Letters ไว้ว่าหากพลังงานมืดแรงขึ้นถึงจุดหนึ่ง จักรวาลอาจฉีกขาดได้ในอีกราว 22,000 ล้านปีข้างหน้า
ส่วนฉากจบที่สามคือ จักรวาลยุบตัว (Big Crunch) หากอยู่ๆ ในอนาคตพลังงานมืดกลับเริ่มอ่อนแรงลง จนแรงโน้มถ่วงกลับมาได้เปรียบ จักรวาลก็อาจจะหยุดขยายตัว แล้วหดกลับเข้าหากัน จนทุกสิ่งทุกอย่างมาอัดรวมเป็นจุดๆ เดียวอีกครั้ง ซึ่งอาจกลายเป็นจุดเริ่มต้นของปรากฏการณ์บิกแบงที่ให้กำเนิดจักรวาลใหม่ก็ได้
โดยนักวิทยาศาสตร์ต่างเคยให้น้ำหนักกับฉากแรกมากที่สุด เพราะอุปกรณ์ของเรายังคงยืนยันว่าจักรวาลกำลังขยายตัวตลอดเวลา นับตั้งแต่การค้นพบของเอ็ดวิน ฮับเบิล ในปี 1929 ทว่าในเดือนมีนาคม 2025 ทีมนักวิจัยที่ควบคุมกล้องโทรทรรศน์ DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) ในรัฐแอริโซนา สหรัฐอเมริกา ได้ทำแผนที่กาแล็กซีและเควซาร์มากกว่า 14 ล้านแห่ง ซึ่งเราสามารถย้อนกลับไปดูอัตราการขยายตัวของจักรวาลอย่างละเอียดได้ไกลถึง 11,000 ล้านปี ในอดีต จนได้ผลลัพธ์ออกมาว่าพลังงานมืดอาจกำลังอ่อนแรงลงตามเวลา
ไม่นานหลังจากนั้น เฮนรี ไท (Henry Tye) นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยคอร์เนลล์ (Cornell University) และทีม ได้นำข้อมูลจาก DESI และโครงการสำรวจพลังงานมืด DES (Dark Energy Survey) ไปสร้างแบบจำลอง ก่อนที่จะตีพิมพ์ในวารสาร Journal of Cosmology and Astroparticle Physics เพื่อเสนอแนวคิดใหม่ว่าพลังงานมืดประกอบด้วยพลังงาน 2 ส่วน
ส่วนแรกกำลังผลักจักรวาลให้ขยายตัว แต่ก็กำลังค่อยๆ หมดแรงลง ส่วนที่สองก็จะเริ่มดึงจักรวาลกลับเข้าหากันในอัตราคงที่ ซึ่งทีมวิจัยคำนวณว่าจักรวาลจะขยายตัวต่อไปอีกราว 11,000 ล้านปี ก่อนจะหดกลับและยุบตัวในอีกราว 20,000 ล้านปีข้างหน้า รวมอายุจักรวาลได้ทั้งหมดราว 33,000 ล้านปี
อย่างไรก็ตามข้อมูลจากงานวิจัยใหม่ๆ นี้ก็ยังไม่หนักแน่นพอจะฟันธง นักฟิสิกส์ถือว่าการค้นพบจะเชื่อถือได้ต้องมีความเชื่อมั่นระดับ 5 ซิกมา (5 Sigma) ซึ่งเป็นหน่วยที่วงการวิทยาศาสตร์ใช้วัดระดับความน่าเชื่อถือ และความแม่นยำของข้อมูล โดยข้อมูลที่ได้มาจากกล้อง DESI นั้นอยู่ที่ 2.8-4.2 ซิกมาเท่านั้น ขึ้นอยู่กับว่านำไปรวบรวมประกอบกับข้อมูลชุดไหนเพิ่มเติม ทำให้จุดจบแบบแรกที่ทุกอย่างจบลงในความหนาวเย็นยังคงเป็นแนวคิดที่ได้รับความนิยมสูงสุดในปัจจุบัน
แต่ไม่ว่าจักรวาลจะมีฉากอวสานแบบไหนก็ตาม ฉากจบที่เร็วที่สุดในตอนนี้ก็ยังอยู่ห่างออกไปราว 20,000 ล้านปี นานกว่าอายุจักรวาลในปัจจุบันเสียอีก พวกเรามนุษย์โลกที่เกิดมาในตอนนี้กำลังอยู่ในช่วงเวลาสั้นๆ ที่ท้องฟ้ายังเต็มไปด้วยกาแล็กซีและดวงดาวมากมายให้ศึกษา และยังทันได้ถกเถียงกันว่าจักรวาลจะจบลงอย่างไรกันแน่
ใครจะไปรู้?
