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Kathrin Runggatscher
Veröffentlicht
am 18.03.2024
LabernScience Shorts

Das Ende von allem

Veröffentlicht
am 18.03.2024
Das Universum begann vor etwa 13,9 Milliarden Jahren mit einem großen Knall. Aber wie wird es enden? Physiker:innen gehen von fünf verschiedenen Theorien aus. Welche das sind, erklärt unsere Wissenschaftskolumnistin.
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Wie genau das Universum enden wird, ist leider auch aus wissenschaftlicher Sicht eine dieser Fragen, deren Antwort wir erst erfahren werden, wenn es schon zu spät ist. Dennoch ist das Ende vom Ende Gegenstand reger wissenschaftlicher Forschung. Die moderne Physik liefert gleich mehrere Möglichkeiten, wie es mit uns allen – und mit allem, das unseres Wissens nach existiert – zu Ende gehen könnte.

Es ist wichtig zu erwähnen, dass das Universum sich derzeit ausdehnt und sich die Expansion (noch) zu beschleunigen scheint. Es gibt also keinen unmittelbaren Grund zur Panik.

Das Werkzeug, das das große Finale für wissenschaftliche Forschung zugänglich gemacht hat, war Albert Einsteins Theorie der allgemeinen Relativität von 1915. Neben überraschenden praktischen Nutzungsmöglichkeiten können die Gleichungen dieser Theorie verwendet werden, um einen theoretischen Zustand zu beschreiben, in dem das Universum seine größtmögliche Expansion hat. Es gibt nicht eine einzige Lösung für die Gleichungen, sondern einige verschiedene Möglichkeiten, von denen jede ein unterschiedliches Ende von absolut allem implizieren würde. Bevor wir uns den allerletzten Akt anschauen, ist es allerdings wichtig zu erwähnen, dass das Universum sich derzeit ausdehnt und sich die Expansion (noch) zu beschleunigen scheint. Es gibt also keinen unmittelbaren Grund zur Panik.

„Die Säulen der Schöpfung“, ein Teil des Adlernebels, aufgenommen vom Hubble Teleskop. Sie sind ungefähr 7.000 Lichtjahre entfernt. Nebel wie dieser sind riesige Cluster aus Gas und Staub, die größte Säule ist ca. 4–5 Lichtjahre hoch. Sie werden auch als „kosmische Kinderstuben” bezeichnet, weil in ihnen Sterne geboren werden.

Theorie 1: „The big crunch“
Die erste Möglichkeit, wie der Sack zugemacht werden könnte, ist „the big crunch“, also der große Zusammenbruch. In diesem Szenario kehrt sich die Expansion des Universums an ihrem weitesten Punkt schließlich um und das Universum kollabiert zu einem Zustand von superstarker Dichte und geringer Expansion, genau wie vor dem Urknall.

Theorie 2: „The bounce“
Die zweite Möglichkeit ist „the bounce“ oder der Rückprall. Diese Möglichkeit ist gar kein Ende, sondern ein Anfang, denn im Grunde genommen besagt die Bounce-Theorie, dass es gar keinen einzelnen Urknall gab, sondern dass das Universum weder einen Anfang noch ein Ende hat und in einem unendlichen Zyklus von Expansion und Zusammenbruch ist. Ob das Universum einen Anfang hat oder schon immer da war, ist Gegenstand heißer Debatten in der theoretischen Physik. Die Bounce-Theorie wird aber von neuester Forschung als eher unwahrscheinlich angesehen.
Diese beiden Theorien, „the big crunch“ und „the big bounce“, sind derzeit allerdings jene, die von der Forschung am wenigsten bevorzugt werden.

Am Ende wird es nur noch subatomare Teilchen geben, die in einer dunklen Stille intergalaktische Entfernungen voneinander tanzen, Billionen über Billionen Jahre.

Dennis Overbye

Theorie 3: „The big chill“
Die Theorie, die als am wahrscheinlichsten angesehen wird, weil sie die gemessenen Daten der beschleunigten Expansion des Universums extrapoliert, ist „the big chill”, auch bekannt als Hitze-Tod. Dieses Ende ist das Gegenteil des großen Zusammenbruchs. In diesem Szenario dehnt sich das Universum immer schneller aus, bis es nicht mehr kann und alles einfach erfriert. Zuerst entfernen sich Galaxien immer weiter voneinander bis sie schließlich mitsamt ihrer Masse selbst auseinanderfallen. Keine neuen Sterne entstehen mehr und alle, die es bis dahin noch gibt, brennen nach und nach aus; schwarze Löcher lösen sich auf und verteilen die in ihnen gefangenen Partikel im Raum, bis diese schließlich zerfallen und wieder zu Strahlung werden. In der anschließenden „dunklen Ära”, die unvorstellbar lange dauert, wird schließlich alle Energie gleichmäßig über einen großen Raum verteilt und die Temperatur bleibt ganz knapp über dem absoluten Gefrierpunkt stehen. „Am Ende wird es nur noch subatomare Teilchen geben, die in einer dunklen Stille intergalaktische Entfernungen voneinander tanzen, Billionen über Billionen Jahre, nachdem das Licht oder Leben im Universum aufgehört haben zu sein“, beschreibt Wissenschaftsautor Dennis Overbye diesen langen traurigen Zustand. Aber keine Sorge, der Zeitrahmen, in dem dies geschehen würde, ist unglaublich lang. Bei der derzeit beobachteten Ausdehnungsgeschwindigkeit des Universums ist die frühestmögliche Zeit für den Hitzetod 10106 Jahre, das wäre eine 10 mit 106 Nullen dahinter, also haben wir noch ein bisschen Zeit unsere Angelegenheiten zu regeln.

Theorie 4: „The big rip“
Die vierte Theorie ist „the big rip“ oder „der Große Riss“. Operiert wird hier mit den gleichen Annahmen wie bei der großen Kälte, mit dem kleinen Unterschied, dass sich eine winzige Konstante in der Gleichung, die Hubble-Konstante, in einer endlichen Zeit bis ins Unendliche erhöht. Dieser kleine Unterschied hätte schwerwiegende Folgen. In einem immer schneller expandierenden Universum würde dies dazu führen, dass eine Spezialform der dunklen Energie, die sogenannte „Phantomenergie“, Überhand nimmt und alle Materie des Universums, alle Sterne, Galaxien, Atome, Teilchen, Quarks und alles andere, sogar die Raumzeit selbst, auseinandergerissen würden. Man kann sich das vorstellen wie einen Ballon, den man zu sehr aufbläst und der dann irgendwann einfach platzt. Plop, Raumzeit weg, Erde weg, Pizza Margherita weg, Universum weg.

Es wäre absolut gar nichts wie vorher, es gäbe neue Teilchen, Atome, Quarks, mit ganz neuen physikalischen Gesetzen in einem völlig neuen Universum. Oder gar nichts.

Theorie 5: „The vacuum decay“
Für das letzte grand finale, dem „vacuum decay“ oder „Vakuumzerfall“, tauchen wir tief in das Gebiet der Quantentheorie ein. Die Prämisse dieser Theorie ist, dass das Higgs-Feld, das Teilchen ihre Masse verleiht, sich nicht in seinem niedrigstmöglichen Energiezustand befindet. Sollte es jemals einen niedrigeren Zustand aufgrund eines zufälligen Effekts wie Quantentunneln erreichen, wird es ungemütlich fürs Universum. Wenn irgendein Higgs-Feld irgendwo im Universum diesen niedrigeren Energiezustand – oder Vakuumzustand – erreicht, wird nicht nur eine riesige Menge Energie frei, sondern eine Welle kosmischer Zerstörung breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Das könnte schon irgendwo im Universum passiert sein oder gerade passieren und das Universum könnte jeden Moment einfach so enden. Wir würden es nicht kommen sehen, weil der Vakuumzerfall sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, und wir würden nie wissen, was uns getroffen hat. Was am anderen Ende dieses Zerfalls herauskommt, ist der Wissenschaft völlig unbekannt. Es wäre absolut gar nichts wie vorher, es gäbe neue Teilchen, Atome, Quarks, mit ganz neuen physikalischen Gesetzen in einem völlig neuen Universum. Oder gar nichts.

Das sind also fünf mögliche Enden. Wenn wir es aber eh nie herausfinden werden, warum machen wir uns überhaupt die Mühe, das zu erforschen? Ich glaube, es spielt eine Rolle, ob wir in einem Universum leben, das immer schneller wächst, bis es ausbrennt, ob wir uns in einem ewigen Zyklus von Expansion und Zusammenbruch, von Tod und Wiedergeburt wähnen, oder ob wir das Gefühl haben, dass alles, was wir kennen, jederzeit enden könnte. Also liegt das, was wir wirklich suchen, am Ende vielleicht nicht in den Sternen, sondern darin, wie wir unser Leben bis zum Ende leben möchten.

Deep Dive:
Die Astrophysikerin Katie Mack beschreibt in ihrem Buch „The End of Everything“ diese Theorien und die Physik dahinter genauer. 

Die Netflix Doku „A Trip to Infinity“ behandelt nicht das Ende des Universums per se, aber viele mathematische Annahmen, die uns zu den verschiedenen Szenarien führen.

Die Kurzgeschichte „The last Contact“ von Stephen Baxter spielt in einer Welt, die kurz vor dem „Big Rip“ steht.

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