Wie endet alles? Ein Überblick über die möglichen Untergangsszenarien des Universums

Es gibt ja nicht gerade wenige Theorien darüber, wie unser Universum entstanden sein könnte. Da wären die hypothetischen Modelle der Branenkosmologie, der Chaotischen Inflation und unter anderem auch die gängigste und allgemeinhin schlüssigste Annahme, der Urknall. Durch die zahlreichen Entstehungsmodelle, gibt es natürlich auch mindestens eben so viele Endszenarien, durch die unser Universum irgendwann mal ein Ende finden wird – falls es das tut. Natürlich stützen sich die folgenden Theorien „nur“ auf den momentanen Stand der Forschung. Wer weiß, wie es in 10 oder 20 Jahren aussehen wird. Mit fast jeder neuen Erkenntnis werden zugleich auch neue Hypothesen entwickelt. Wir beschränken uns hier aber erst mal auf die aktuell diskutierten Möglichkeiten, wie unser Universum ein Ende finden könnte.

Ich würde mich hier gerne nur auf einige beschränken und zwar auf die drei „Big`s“. Wieso, das erkläre ich weiter unten: Der Big Crunch, der Big Rip und der Big Chill klingen zwar ersteinmal wie Astro-Wochen bei Mc Donalds, sind momentan aber die wahrscheinlichsten Szenarios, wobei diese drei Möglichkeiten die Existenz von Dunkler Materie und Dunkler Energie voraussetzen. Diese beiden sind allerdings eine mathematische Gewissheit und alles, was wir beobachten können, deutet ebenfalls auf deren Existenz hin. Dazu habe ich hier und hier bereits geschrieben.

Beginnen wir also mit dem ersten „Big G“:

Der Big Crunch

Big CrunchGrafische Darstellung des „Big Crunch“-Modells. Bild: Wikipedia.org

Hier geht man davon aus, dass die Dunkle Energie, (die die treibende Kraft darstellt), weniger wird und die Gravitation der im All verteilten Masse das expandierende Universum irgendwann so verlangsamt, dass sich die Ausdehnung umkehrt und das Universum sich wieder zusammenzieht. Das ganze wird in folgenden Schritten ablaufen:

Durch das Zusammenziehen würde sich die Temperatur stark erhöhen. 100.000 Jahre vor einem hypothetischen „Big Crunch“ (Kollaps) des Universums wäre die Hintergrundstrahlung heißer als die Oberfläche der meisten Sterne, sodass diese von außen verkochen würden.

Minuten vor dem „Big Crunch“ würde Strahlung die Atomkerne sprengen, bevor diese von riesigen Schwarzen Löchern aufgesaugt werden.

Einige Sekunden vor dem „Big Crunch“ würden supermassive Schwarze Löcher miteinander verschmelzen. Am Ende existiert nur noch ein einziges Schwarzes Mega-Loch, welches alle Materie beinhaltet und im letzten Moment des „Big Crunch“ das Universum, einschließlich sich selbst, verschluckt.

Vorstellbar ist, dass ein solcher „Big Crunch“ sogleich zu einem neuen Big Bang (Urknall) werden würde, was mit der Entstehung eines neuen Universums verbunden wäre.

Big_CrunchDarstellung der Verkleinerung des Universums beim Big Crunch. Bild: Lizenziert unter Gemeinfrei über Wikimedia Commons – https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Big_Crunch.gif#/media/File:Big_Crunch.gif

Der Big Rip

Wir das Universum einfach zerrissen? Bild: themittani.com

Das Universum dehnt sich seit seiner Entstehung in sich selbst aus. Aufgrund heute noch nicht verstandener Ursachen entsteht überall gleichmäßig neuer Raum, was dazu führt, dass sich jede Galaxie von jeder anderen entfernt. Konstant bleiben jedoch Größe und Dichte von kosmologischen Objekten wie Galaxien, Sternen und Planeten, weil die Gravitation diese Ausdehnung kompensieren kann. So verändern sich Größe und Dichte von Galaxien nicht, weil ihre Bestandteile stärker als die entgegengerichtete Raumausdehnung zum gemeinsamen Schwerpunkt gezogen werden. So kommt auch in dem Raum, den die Erde einnimmt, ständig eine sehr geringe, durch die Hubble-Konstante bezeichnete „Menge“ neuen Raumes hinzu, die aber so gering ist, dass sie durch die Schwerkraft sofort kompensiert wird und sich die Dichte der Erde nicht verändert. Sollte sich die „Entstehung von neuem Raum“ jedoch beschleunigen, wird sie „spürbar“. Dabei werden zunächst galaktische Strukturen ausgedünnt oder „auseinandergerissen“, weil sie aus großen Massen bestehen, die sich nicht mehr schnell genug zum Mittelpunkt bewegen können.

Bei noch stärkerer Beschleunigung der Raumausdehnung sind auch Sternsysteme und einzelne Objekte betroffen. Ihre Masse bleibt konstant, aber die Dichte und Temperatur sinkt. Kommt es schließlich zu einem explosionsartigen Ansteigen der Raumausdehnung, werden auch Planeten oder massive Körper betroffen, weil ihre (teilchengetragenen) Bindekräfte zu schwach werden, um den Ausdünnungseffekt aufhalten zu können. Übersteigt die Ausdehnungsgeschwindigkeit die quantenphysikalischen Fähigkeiten von Teilchen innerhalb der Atome, zerfallen auch diese in ihre Bestandteile bzw. in kleine, neu entstehende Strukturen. Kommt schließlich mehr Raum pro Zeiteinheit hinzu, als durch lichtschnelle Teilchen in dieser Zeiteinheit durchquert werden kann, verlieren auch masselose Teilchen ihre Fähigkeit, mit anderen Teilchen in Wechselwirkung treten zu können. In diesem Fall würden auch supermassive Objekte wie Neutronensterne oder schwarze Löcher an Volumen zunehmen, an Dichte verlieren und in ihre Bestandteile „vereinzelt“. Man geht in diesem Fall von der Bildung neuer Teilchen aus, die unter diesen Bedingungen die kleinsten noch existenzfähigen Strukturen darstellen und selbst nicht mehr aus kleineren Strukturen kombiniert sind. Im Endresultat steht ein sehr eigenartiges, zeitloses Universum, in dem jedes dieser Teilchen für sich allein existiert und keinen Kontakt mehr zu anderen Teilchen bekommen kann. Dieses hypothetische Szenario hängt von vielen, derzeit unbekannten Faktoren ab, würde aber zu einer grundlegenden Strukturänderung führen, die sich auch auf die physikalischen Grundkräfte erstreckt und das Universum prinzipiell unbewohnbar macht.

Der Big Chill (oder Big Whimper oder Big Freeze oder ewige Expansion oder auch Wärmetod)

Big ChillKein „von-A-nach-B-kommen“ mehr möglich. Bild: http://www.speed-light.info

Wie einer der vielen Namen schon sagt, setzt sich bei diesem Modell die Expansion ewig fort und wird nicht durch irgendetwas gestoppt oder umgekehrt. Allerdings setzt der „Big Chill“ voraus, dass unser Universum ein in sich geschlossenes System darstellt. Gemäß dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik enthält nämlich ein abgeschlossenes System im thermischen Gleichgewicht ein höchstmögliches Maß an Entropie. Zudem kann die Entropie in einem solchen System zwar gleich bleiben oder zunehmen, aber niemals abnehmen. Wenn also alle möglichen Prozesse vollendet sind und die maximale Entropie erreicht ist, nimmt jegliches makroskopische Geschehen im System zwangsläufig ein Ende.

Auf deutsch bedeutet das, dass irgendwann einmal allen Sternen der Brennstoff ausgehen wird, sie verlöschen und das Universum in ewige Dunkelheit getaucht sein wird. Es steht nur eine bestimmte Grundmasse im Universum zur Verfügung, die seit der Entstehung vorhanden ist. Und sie hat nur eine begrenzte Lebensdauer, denn nichts was wir kennen, besteht unendlich lange. Schließlich wird durch quantenphysikalische Effekte die Materie selbst verschwinden und außer ein paar Elementarteilchen wird nur noch die große Leere herrschen. Sollte die Expansion also so lange weitergehen, bis das Verfallsdatum abgelaufen ist, haben wir nur noch einen gigantischen Raum, in dem nichts mehr existiert. Deprimierend, aber so sagt es die Hypothese nun mal voraus.

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Jetzt gibt es noch eine ganze Litanei an weiteren Überlegungen, doch sie sind zum einen sehr umstritten und basieren auf ebenso umstrittenen Grundgedanken. Deshalb nur diese drei Beispiele, die für die aktuelle Wissenschaft am wahrscheinlichsten sind. Am plausibelsten ist derzeit das Modell der Ewigen Expansion (unser Big Chill Sparmenü), da unser Universum exakt die kritische Dichte hat. Es werden allerdings erst präzisere Messungen benötigt um einen Kollaps nach der Big Crunch oder der Big Rip Theorie vollständig auszuschließen. Doch keine Angst, egal, welches Szenario im Endeffekt zutreffen wird, niemand von uns wird das miterleben.

Über stellariumblog

Stellariumblog ist ein Info-und Newslog. Ich versuche, die oftmals komplizierte und unübersichtliche Fülle an Informationen und Wissen verständlich zu erklären. Mein Ziel ist es, mit diesem Blog so viele Menschen wie möglich von der Astronomie zu begeistern. Natürlich versuche ich, täglich die wichtigsten News aus den Bereichen Astronomie, Astrophysik und vergleichbaren Wissenschaften zu bloggen, ich bin allerdings Berufstätig und habe leider nicht jeden Tag ein bis zwei Stunden Zeit – seid also bitte etwas nachsichtig falls ich nicht immer alles als erster poste ;) Ich freue mich immer über positive Bewertungen, aber auch über konstruktive Kritik sowie Vorschläge und/oder Hinweise auf mögliche Fehler (ich bin auch nur ein Mensch). Ansonsten wünsche ich euch viel Spaß in meinem Blog.
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