Was wird das endgültige Schicksal des Universums sein? Big Freeze, Big Crunch, Big Rip: die plausibelsten Hypothesen

Ob und wie das Universum untergehen wird, ist eine Frage, über die es eine heftige Debatte zwischen Wissenschaft, Philosophie und Religion gibt. Hier befassen wir uns nur mit dem wissenschaftlichen Aspekt. Nach aktuellem Kenntnisstand der Physik und Kosmologiedas letzte Ende von uns Universum es ist noch nicht gut verstanden. Wir können jedoch einige Hypothesen zu ihm aufstellen Bestimmung. Beispielsweise ist diejenige, die von der wissenschaftlichen Gemeinschaft als die wahrscheinlichste angesehen wird, unendlich Erweiterung zunehmend kälter als der Kosmos, wie Wissenschaftler es nennen Großes Frieren. Im Gegenteil, die Hypothese von Großer Knall sagt voraus, dass die Expansion enden wird, bis der Kosmos zu kontrahieren beginnt und zu einer endgültigen Singularität zurückkehrt, die derjenigen nicht unähnlich ist, die vor 13,8 Milliarden Jahren den Ursprung des Universums hatte Urknall. Schließlich gibt es die Hypothese von Großer Rissdie „Große Träne“, beschrieben als eine zunehmend beschleunigte Expansion der Raumzeit, die in der Lage ist, jede Struktur, selbst die mikroskopischste, zu zerstückeln und aufzulösen.

Eine grundlegende Voraussetzung für das Verständnis des endgültigen Schicksals des Universums liegt im Verständnis eines der größten Geheimnisse der aktuellen Physik: derdunkle Energiedas eine Schlüsselrolle bei der Bestimmung der Geschwindigkeit der kosmischen Expansion und ihrer Entwicklung im Laufe der Zeit spielt.

Da das Schicksal des Kosmos eine wissenschaftliche Grenzfrage ist, verfügen wir derzeit nicht über genügend Daten, um eine Aussage darüber zu treffen wenn das Universum endet: Die verschiedenen Hypothesen sind derzeit Vermutungen, die je nach verwendetem mathematischen oder physikalischen Modell drastisch variieren können. Um nur einige Zahlen zu nennen: Einige Modelle bieten einen Big Crunch zwischen „nur“ 16,7 Milliarden Jahrewährend andere ein Leben lang vorhersagen 10¹⁰⁰ Jahre.

Das wahrscheinlichste Szenario: der Big Freeze

Seit einigen Jahrzehnten wissen Kosmologen, dass sich das Universum in einer Phase befindet beschleunigte Expansion. Die physikalische Einheit – deren Natur derzeit unbekannt und deren Existenz nicht einmal sicher ist – die für dieses kontraintuitive Phänomen verantwortlich ist, nennen Astronomen dunkle Energie. Die Tatsache, dass sich die kosmische Expansion mit der Zeit beschleunigt, bedeutet, dass die entfernten astronomischen Objekte, die wir mit den leistungsstärksten Teleskopen beobachten, wie z James Webb-Weltraumteleskop, entfernen sich immer schneller voneinander und von uns. Jede Galaxie, jeder Galaxienhaufen wird immer mehr von allen anderen isoliert und das Universum wird immer leerer und kälter.

Wenn die dunkle Energie im Laufe der Zeit konstant bleibt (das heißt, wenn die Energiemenge pro Kubikzentimeter Volumen im Universum immer gleich bleibt), gibt es nach unserem derzeitigen Wissensstand nichts, was die kosmische Expansion im Unendlichen stoppen könnte. Sogar Sterne, die nah genug sind, um noch gesehen zu werden, werden nach und nach von unserem Horizont verschwinden, während andere nicht mehr entstehen können. Während all dies geschieht, kühlt sich das Universum ab, bis die Entropie ihr Maximum erreicht, wodurch jegliches Phänomen verhindert wird. Man nennt diesen „kalten Tod“. Großes Frieren („Big Freeze“) o thermischer Tod des Universums.

Die letzten Schauspieler auf der Bühne des Universums werden höchstwahrscheinlich sein Schwarze Löcher, aber auch sie werden nicht ewig leben. Trotz ihres Namens sind selbst Schwarze Löcher nicht vollständig schwarz, sondern senden eine schwache Strahlung aus, deren Verschwinden viel länger dauert als die derzeitige Lebensdauer des Universums. Die letzten Lichter, die den Kosmos durchdringen werden, könnten paradoxerweise die dunkelsten Objekte sein, die ihn bewohnt haben.

Das Big Rip-Szenario: Wenn die dunkle Energie mit der Zeit zunimmt

Da wir noch wenig über dunkle Energie wissen, sind wir nicht sicher, ob ihr Wert konstant sein wird. Im Moment können wir nicht ausschließen, dass sie immer weiter zunimmt: Dies würde dazu führen, dass sich die kosmische Expansion immer extremer beschleunigt, bis hin zu einem noch extremeren Szenario: dem Großer Riss„Große Träne“.

Nach dieser Hypothese werden auch die Objekte, die im Big Freeze-Szenario gravitativ gebunden bleiben würden (sozusagen von den Galaxienhaufen abwärts), früher oder später zerstückelt. Galaxien würden auseinanderbrechen, Planeten würden sich von ihren Muttersternen entfernen, ebenso wie Monde von ihren Planeten. Langsam würden sogar die letzten Bestandteile der Materie, Moleküle und Atome, zerfallen, so dass das Universum nur noch aus einer zunehmend verdünnten „Suppe“ von Elementarteilchen und Photonen bestünde.

Die große Krise: Das Universum kollabiert wieder in sich selbst

Einige mathematische Hypothesen über die Natur der Dunklen Energie sind stattdessen mit einem Schicksal vereinbar, das in gewisser Weise „umgekehrt“ zu dem des Big Freeze oder des Big Rip ist: dem Großer Knall, in dem die Ausdehnung des Universums nicht unendlich ist. Sobald die maximale Dimension erreicht ist, gewinnt die Schwerkraft das uralte „Tauziehen“ mit dem expansiven Schub und führt zum Kollaps der Raumzeit selbst: Das Universum beginnt sich zusammenzuziehen, wird immer dichter und heißer, wie es zu Beginn des Wetters der Fall war.

Entfernte Galaxien würden sich aufeinander zubewegen und miteinander kollidieren. Das Gleiche wird früher oder später auf immer kleineren Skalen passieren, bis sich die gesamte Materie im Kosmos zusammenballt und aufgrund immer höherer Temperaturen in einem sehr dichten und sehr heißen Meer aus Elementarteilchen und Energie zerfällt.

Was wird das Ende des Universums sein?

Big Freeze, Big Rip und Big Crunch sind nur einige der möglichen Szenarien für die Zukunft unseres Universums. Eine andere Hypothese ist zum Beispiel die von Großer Sprung oder Zyklisches Universum, bei dem es zu einem Wechsel zwischen Expansions- und Kollapsphasen kommt. Aber wie können wir verstehen, welche der Hypothesen richtig ist?

Einer der grundlegenden Bestandteile wird das Studium und Verständnis der Dunklen Energie sein, sowohl durch immer präzisere kosmologische Beobachtungen als auch durch grundlegende physikalische Experimente. Dann wird es wichtig sein, sowohl die Physik der Elementarteilchen als auch der Dunklen Materie besser zu verstehen, ein weiteres Rätsel, das heute noch ungelöst ist.

Ein letzter notwendiger Bestandteil wird die Untersuchung des Uruniversums sein, die sowohl mit einem besseren Verständnis der kosmischen Hintergrundstrahlung als auch der Urgravitationswellen möglich ist.

Es ist nicht möglich, das endgültige Schicksal des Universums heute zu kennen, aber nur durch die Verbesserung unserer experimentellen Daten und unserer theoretischen Modelle werden wir in der Lage sein, zu größerer Sicherheit bei dieser gigantischen Frage zu gelangen.