우주의 종말(宇宙의 終末)은 물리 우주론에서 우주의 궁극적 운명과 관련된 이론적 시나리오들을 통칭하는 용어이다. 현재 관측 가능한 우주의 팽창 가속도, 물질과 에너지의 밀도 구성비, 암흑 에너지의 상태 방정식 등에 따라 다양한 결말이 예측된다. 주요 시나리오는 다음과 같다.
1. 빅 프리즈 (Big Freeze, 열적 죽음) 현재 표준 우주론 모델(ΛCDM 모델)에서 가장 유력하게 여겨지는 시나리오이다. 암흑 에너지가 우주 팽창을 지속적으로 가속화하여, 은하·항성·행성 등 모든 천체가 서로 멀어지고 별 형성에 필요한 가스가 고갈된다. 결국 모든 항성이 소멸하고 블랙홀마저 호킹 복사로 증발하여, 엔트로피가 최대가 된 균일한 저온 상태(열적 평형)에 도달한다.
2. 빅 리프 (Big Rip, 대파열) 암흑 에너지의 상태 방정식 매개변수(w)가 -1보다 작을 경우(팬텀 에너지), 팽창 가속도가 시간이 지날수록 급격히 증가한다. 이로 인해 은하단, 은하, 항성계, 행성, 원자, 원자핵 순으로 중력과 다른 기본 상호작용이 팽창 힘을 이기지 못해 모든 구조가 찢겨 나가는 시나리오이다.
3. 빅 크런치 (Big Crunch, 대붕괴) 우주 밀도가 임계 밀도보다 충분히 높거나 암흑 에너지가 인력으로 작용할 경우, 팽창이 멈추고 수축으로 전환되어 모든 물질과 시공간이 특이점으로 수렴하는 시나리오이다. 현재 관측 결과(가속 팽창)로는 배제되었으나, 순환 우주 모델 등에서는 변형된 형태로 논의된다.
4. 빅 바운스 (Big Bounce, 대반동) 양자 중력 이론(예: 루프 양자 우주론) 등에서 제안되는 개념으로, 빅 크런치 상태에서 특이점을 거치지 않고 새로운 팽창(빅뱅)으로 전환되어 우주가 순환한다는 가설이다.
5. 진공 붕괴 (Vacuum Decay, 거짓 진공 붕괴) 힉스 장이 현재의 메타안정 상태(거짓 진공)에서 진짜 진공으로 붕괴될 경우, 광속으로 확장되는 거품 핵생성 과정을 통해 물리 상수와 입자 질량이 변하며 기존 우주 구조가 소멸하는 시나리오이다. 표준 모형 매개변수 상으로는 우주의 수명보다 훨씬 긴 시간 스케일에서 발생할 가능성이 거론된다.
관측적 제약 초신성 관측, 우주 마이크로파 배경 복사(CMB), 중력자 바리온 음향 진동(BAO) 등 정밀 관측 자료는 현재 우주가 평탄에 가깝고 암흑 에너지(우주 상수, w ≈ -1)가 지배하며 가속 팽창 중임을 지지한다. 이에 따라 빅 프리즈가 표준 우주론에서 가장 정합적인 결말로 받아들여지고 있으나, 암흑 에너지의 정확한 본질이 규명되지 않은 만큼 타 시나리오의 가능성도 이론적으로 완전히 배제되지는 않는다.
