Số phận của vũ trụ được quyết định bởi mật độ của nó. Sự đông đảo của những bằng chứng cho tới hiện tại, dựa trên những đo đạc tốc độ mở rộng và mật độ vật chất, thiên về một vũ trụ sẽ tiếp tục mở rộng mãi mãi, dẫn tới một viễn cảnh "Vụ Đóng băng Lớn" như ở dưới.[8] Tuy nhiên, các quan sát là không thuyết phục và các mô hình thay thế là hoàn toàn có thể.[9]

Vụ Đóng băng Lớn hay cái chết nóng

Vụ Đóng băng Lớn là một viễn cảnh theo đó sự mở rộng liên tục của vũ trụ sẽ dẫn tới một vũ trụ dần tiệm cận tới nhiệt độ không tuyệt đối.[10] Viễn cảnh này, kết hợp với viễn cảnh Vụ Xé rách Lớn, hiện đang giành được vị trí của giả thuyết quan trọng nhất.[11] Nếu không có sự hiện diện của năng lượng tối, nó chỉ có thể xảy ra trong một hình học hyperbol hay hình học phẳng. Với một hằng số vũ trụ dương, nó cũng có thể xảy ra trong một vũ trụ đóng. Trong viễn cảnh này, các ngôi sao được dự kiến là hình thành thông thường trong 1012 đến 1014 (1–100 nghìn tỷ) năm, nhưng cuối cùng thì sự cung cấp khí cần thiết cho sự hình thành sao sẽ cạn kiệt. Khi các ngôi sao đang tồn tại hết nhiên liệu và ngừng chiếu sáng thì vũ trụ sẽ dần dần chuyển thành tối tăm hơn, dù chậm nhưng không thể tránh khỏi. Cuối cùng, các lỗ đen sẽ thống lĩnh vũ trụ, tự bản thân chúng cũng sẽ biến mất theo thời gian do chúng phát ra bức xạ Hawking.[12] Theo dòng thời gian vô hạn, sẽ có sự giảm entropy bột phát bởi định lý truy toán Poincaré, các dao động nhiệt,[13][14] và định lý dao động.[15][16]

Một viễn cảnh liên quan là cái chết nóng, cho rằng vũ trụ sẽ đi vào một trạng thái entropy tối đa trong đó mọi thứ cuối cùng sẽ phân bố đều, và không có các gradient — là những thứ cần thiết để duy trì xử lý thông tin, một hình thức của nó là sự sống. Viễn cảnh cái chết nóng tương tích với cả ba mô hình vũ trụ, nhưng đòi hỏi rằng vũ trụ sẽ phải đạt đến một nhiệt độ tối thiểu cuối cùng.[17]

Vụ Xé rách Lớn: Khoảng thời gian cuộc sống hữu hạn

Trong trường hợp đặc biệt của năng lượng ma tối, vốn có áp suất âm hơn một hằng số vũ trụ đơn giản, mật độ của năng lượng tối tăng theo thời gian, khiến tốc độ gia tốc tăng lên, dẫn tới một sự gia tăng ổn định của hằng số Hubble. Vì thế, mọi vật thể vật liệu trong vũ trụ, bắt đầu với các thiên hà và cuối cùng (trong một thời gian hữu hạn) tất cả các hình thức, dù nhỏ thế nào, sẽ tan rã thành các hạt cơ bản và bức xạ, bị xé toạc bởi lực năng lượng ma và bắn xa khỏi nhau. Tình trạng cuối cùng của vũ trụ là một kỳ dị, bởi mật độ năng lượng tối và tốc độ mở rộng trở nên vô hạn.

Vụ Co Lớn

Thuyết Vụ Co Lớn là một mô hình cân đối về số phận cuối cùng của vũ trụ. Giống như Vụ Nổ Lớn đã khởi đầu sự mở rộng của vũ trụ, thuyết này cho rằng mật độ trung bình của vũ trụ đủ để dừng sự mở rộng và bắt đầu co lại. Kết quả cuối cùng còn chưa được biết; một phép ngoại suy đơn giản là toàn bộ vật chất và không thời gian trong vũ trụ sẽ sụp đổ vào một kỳ dị không kích thước, nhưng ở những tỷ lệ đó những hiệu ứng lượng tử còn chưa được biết cần phải được xem xét tới (Xem Hấp dẫn lượng tử).

Viễn cảnh này cho phép Vụ Nổ Lớn diễn ra ngay lập tức sau Vụ Co Lớn của một vũ trụ trước đó. Nếu điều này diễn ra nối tiếp, chúng ta có một vũ trụ dao động. Khi ấy vũ trụ có thể gồm một chuỗi vô hạn các vũ trụ giới hạn, mỗi vũ trụ giới hạn kết thúc bằng một Vụ co lớn và cũng là Vụ nổ lớn của vũ trụ tiếp theo. Về lý thuyết, vũ trụ dao động có thể không tương thích với định luật hai nhiệt động lực học: entropy sẽ tích tụ theo các dao động và gây ra cái chết nóng. Các đo đạc khác cho thấy vũ trụ không đóng. Những tranh cãi đó khiến các nhà vũ trụ học từ bỏ mô hình vũ trụ dao động. Một ý tưởng gần như tương tự là mô hình tuần hoàn, nhưng ý tưởng này tránh được cái chết nóng, bởi một sự mở rộng của các brane làm loãng entropy tích tụ ở vòng tuần hoàn trước.

Vụ Nảy Lớn

Vụ Nảy Lớn là một mô hình khoa học lý thuyết liên quan tới sự khởi đầu của vũ trụ đã biết. Nó xuất phát từ vũ trụ dao động hay diễn giải sự lặp lại có chu kỳ của Vụ Nổ Lớn, theo đó sự kiện vũ trụ đầu tiên là kết quả của sự sụp đổ của vũ trụ trước đó.

Theo một phiên bản của thuyết Vụ Nổ Lớn của vũ trụ học, ở thời điểm khởi đầu của vũ trụ nó có mật độ vô hạn. Một sự miêu tả như vậy dường như không thích hợp với mọi thứ khác trong vật lý, và đặc biệt cơ học lượng tử và nguyên lý bất định của nó.[cần dẫn nguồn] Vì thế, không ngạc nhiên rằng cơ học lượng tử đã khiến một phiên bản khác của thuyết Vụ Nổ Lớn xuất hiện. Tương tự, nếu vũ trụ đóng, lý thuyết này sẽ tiên đoán rằng một khi vũ trụ sụp đổ nó sẽ sinh ra một vũ trụ khác trong một sự kiện tương tự Vụ Nổ Lớn sau khi đạt tới một kỳ dị vũ trụ hay một lực đẩy lượng tử gây ra sự tái mở rộng.

Đa vũ trụ: không có sự kết thúc hoàn toàn

Lý thuyết đa vũ trụ cho rằng vũ trụ của chúng ta chỉ là một trong vô số vũ trụ tồn tại song song, có thể với những định luật vật lý khác nhau. Dù số phận cuối cùng của vũ trụ của chúng ta có thể nào, hầu hết tất cả các vũ trụ song song sẽ có các số phận khác nhau. Và tuy nhiều vũ trụ có thể là đóng, nhiều vũ trụ có thể là mở. Đa vũ trụ là một toàn thể có thể không bao giờ chấm dứt hoàn toàn.

Chân không giả

Nếu chân không không ở trạng thái năng lượng thấp nhất của nó (chân không giả), nó có thể thông qua đường hầm để vào trạng thái năng lượng thấp hơn.[18] Điều này được gọi là phân rã chân không. Nó có khả năng thay đổi tận gốc rễ vũ trụ của chúng ta; ở những viễn cảnh táo bạo hơn thậm chí nhiều hằng số vật lý có thể có những giá trị khác nhau, tác động nghiêm trọng tới những nền tảng của vật chất, năng lượng, và không thời gian. Cũng có thể rằng toàn bộ các cơ cấu sẽ bị tiêu diệt ngay lập tức, mà không có sự cảnh báo trước.[19]

Sự giải thích Nhiều thế giới của cơ học lượng tử

Theo sự giải thích Nhiều thế giới của cơ học lượng tử, vũ trụ sẽ không kết thúc theo kiểu này. Thay vào đó, mỗi lần một sự kiện lượng tử xảy ra khiến vũ trụ suy tàn từ một chân không giả thành một trạng thái chân không, vũ trụ phân chia thành nhiều thế giới mới. Trong một số các thế giới mới do vũ trụ tiếp tục suy tàn; trong một số thế giới khác vũ trụ tiếp tục như trước đó.

Bất định vũ trụ

Mỗi khả năng được mô tả ở trên dựa trên một hình thức rất đơn giản của phương trình trạng thái năng lượng tối. Nhưng như tên gọi của nó ngụ ý, hiện nay người ta hầu như không biết gì về vật lý của năng lượng tối. Nếu lý thuyết lạm phát là đúng, vũ trụ đã trải qua một giai đoạn bị thống trị bởi một hình thức khác biệt của năng lượng tối ở những thời điểm đầu tiên của Vụ Nổ Lớn, nhưng sự lạm phát đã chấm dứt, cho thấy một phương trình trạng thái phức tạp hơn nhiều so với những gì đã giả định đến nay về năng lượng tối ngày nay. Rất có thể là phương trình trạng thái năng lượng tối lại thay đổi một lần nữa, dẫn tới một sự kiện sẽ để lại những hậu quả cực khó để lập rham số hay dự đoán.