Khả năng đầu tiên là Big Crunch (Vụ co lớn), khi vũ trụ giãn nở chậm dần rồi dừng và bắt đầu co lại. Theo kịch bản này, các thiên hà cũng sẽ ngừng giãn nở và co lại. Nhiệt độ sẽ tăng dữ dội khi các ngôi sao ngày một gần nhau. Cuối cùng, chúng hợp nhất thành một khối siêu nóng như thuở sơ khai. Trong một số tình huống, thậm chí có thể xảy ra Big Bounce (Vụ nảy lớn) và Big Bang (Vụ nổ lớn) lại khởi phát từ đầu.

Khả năng thứ hai là Big Freeze (Vụ đóng băng lớn), xảy ra khi vũ trụ giãn nở mãi. Theo định luật thứ hai của nhiệt động lực học, tổng entropy luôn tăng, nên cuối cùng vũ trụ sẽ lạnh đi vì vật chất và nhiệt ngày càng phân tán. Các sao sẽ hết sáng, trời đêm hoàn toàn tối đen và nhiệt độ cũng xuống gần mức không tuyệt đối, khi kể cả các phân tử cũng gần như ngừng chuyển động.

Suốt nhiều thập niên, giới thiên văn đã cố gắng xác định kịch bản nào là cái kết của vũ trụ, bằng cách tính toán mật độ trung bình của vũ trụ. Nếu mật độ đủ cao thì lượng vật chất và trọng lực sẽ đủ để hấp dẫn các thiên hà xa xôi và làm đảo ngược sự giãn nở, khiến Big Crunch có khả năng xảy ra. Nếu vũ trụ mất đi khối lượng thì sẽ không đủ trọng lực để đảo ngược giãn nở, nên vũ trụ sẽ kết thúc trong Big Freeze. Mật độ tới hạn ngăn cách giữa hai trường hợp trên là khoảng sáu nguyên tử hydro trên một mét khối.

Nhưng năm 2011, Saul Perlmutter, Adam Riess và Brian Schmidt đã giành giải Nobel vật lý nhờ một khám phá đảo ngược lại điều vốn được xem là đúng đắn trong suốt nhiều thập kỷ. Họ nhận thấy tốc độ giãn nở của vũ trụ đang không chậm dần mà thực ra ngày càng nhanh. Vũ trụ hiện nay khoảng 13,8 tỷ năm tuổi, nhưng khoảng năm tỷ năm trước, sự giãn nở bắt đầu tăng tốc vùn vụt. Hiện vũ trụ đang giãn nở với tốc độ phi mã. Tạp chí Scientific American viết: “Cộng đồng thiên văn chấn động khi phát hiện vũ trụ đang tự phân rã.” Ba nhà thiên văn đi đến kết luận kinh ngạc trên khi phân tích các vụ nổ siêu tân tinh xảy ra ở các thiên hà xa xôi nhằm xác định tốc độ giãn nở của vũ trụ hàng tỷ năm trước. (Một loại vụ nổ siêu tân tinh, gọi là loại Ia, có cường độ sáng không đổi, nhờ đó ta có thể tính được chính xác khoảng cách của Ia. Nếu có một ngọn đèn pha đã biết độ sáng thì sẽ rất dễ tìm ra nó ở cách ta bao xa, nhưng nếu không biết độ sáng của đèn, sẽ rất khó tìm ra khoảng cách đó. Ngọn đèn pha đã biết độ sáng chính là một cây “nến chuẩn”. Siêu tân tinh loại Ia cũng là nến chuẩn, nên rất dễ tìm ra khoảng cách đến đó.) Khi phân tích các siêu tân tinh, ba nhà khoa học nhận thấy chúng đang di chuyển ra xa chúng ta, đúng như đã dự đoán. Nhưng điều làm họ bất ngờ là các siêu tân tinh ở gần hơn dường như di chuyển ra xa nhanh hơn dự đoán, nghĩa là tốc độ giãn nở đang tăng.

Như vậy, bên cạnh Big Freeze và Big Crunch, chúng ta có một khả năng nữa nảy sinh từ những dữ liệu trên, đó là Big Rip (Vụ xé lớn), giống như Big Freeze nhưng được bơm thêm “thuốc kích thích”. Nó sẽ đẩy rất nhanh tốc độ của vòng đời vũ trụ.

Với Big Rip, các thiên hà ở xa sẽ tách xa khỏi chúng ta nhanh đến mức vượt qua tốc độ ánh sáng và biến mất khỏi tầm nhìn. (Điều này không vi phạm thuyết tương đối hẹp, vì chúng ta đang nói về không gian giãn nở nhanh hơn ánh sáng. Vật thể không thể đi nhanh hơn ánh sáng nhưng không gian rỗng có thể trải dài, mở rộng ở bất kỳ tốc độ nào.) Khi đó, bầu trời đêm sẽ tối đen như mực, do ánh sáng từ các thiên hà bị kéo xa nhanh đến mức không thể chiếu đến Trái Đất.

Sau cùng, sự giãn nở sẽ dữ dội đến mức không chỉ thiên hà tan rã, mà Hệ Mặt Trời cũng vậy, các nguyên tử tạo nên cơ thể chúng ta cũng bị xé rời. Vật chất như ta biết không thể tồn tại ở những giai đoạn cuối của Big Rip.

Scientific American viết: “Các thiên hà sẽ bị hủy diệt, Hệ Mặt Trời tan rã và các hành tinh sẽ nổ tung thành từng mảnh khi tốc độ giãn nở của không gian xé rời mọi nguyên tử. Sau cùng, vũ trụ của chúng ta sẽ kết thúc trong một vụ nổ, trở thành một điểm kỳ dị với năng lượng vô hạn đúng nghĩa.”

Bertrand Russell, triết gia và nhà toán học vĩ đại người Anh, viết: Tất cả những hiến dâng, nguồn cảm hứng và ánh dương chói sáng của các bậc thiên tài rồi đây đều sẽ tiêu vong trong cái chết của Hệ Mặt Trời, và toàn bộ ngôi đền thiêng của thành tựu nhân loại sẽ chôn vùi bên dưới các mảnh vụn của vũ trụ hoang tàn… Chỉ khi trong khung đỡ của những sự thật này, chỉ trên nền tảng vững vàng của niềm tuyệt vọng kiên định thì từ đó nơi trú ẩn của linh hồn mới được xây dựng an toàn.

Russell viết về “vũ trụ hoang tàn” và “niềm tuyệt vọng kiên định” để đáp lại lời tiên đoán của các nhà vật lý rằng Trái Đất rồi sẽ diệt vong. Nhưng ông đã không thấy trước về chương trình không gian, về những công nghệ tiến bộ có khả năng giúp con người thoát khỏi cái chết của Trái Đất.

Dẫu vậy, ta có thể dùng tàu vũ trụ tránh được cái chết của Mặt Trời, nhưng làm sao tránh được cái chết của chính vũ trụ?