Zukunft des Universums: Ausblick auf das ultimative Ende von allem

    Video12. Februar 2019, 10:00
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    Schleichender Kältetod oder hitzige Schlussexplosion? Die Zukunft des Universums ist noch nicht gesichert, doch immer mehr Daten eröffnen einen ultimativen Ausblick

    Es hat immer schon Menschen gegeben, die behaupteten, sie wüssten, wie die Zukunft von allem aussehen wird. Wenn Astronomen das heute tun, haben ihre Prognosen aber ein solideres Fundament als jene anderer Visionäre. Denn Astronomen haben Daten, viele Daten, und die reichen mitunter Jahrmillionen in die Vergangenheit zurück. Insofern ist es kein großer Hokuspokus, sondern bloß kühle Berechnung, daraus die Zukunft des Universums zu extrapolieren. Freilich ist dabei auch allerhand Spekulation im Spiel, doch nie war unser Wissen über unsere kosmische Zukunft fundierter als heute.

    Bleiben wir zunächst bei unserer Welt und ihrem bevorstehenden Untergang. Gesichert ist, dass es die Erde nicht ewig geben wird. Wie das irdische Leben endet, dafür gibt es freilich mehrere Möglichkeiten. Ein außer Kontrolle geratener Treibhauseffekt, ein Asteroideneinschlag oder Sternenexplosionen könnten das Leben auf der Erde im Handumdrehen niederraffen, allerdings eher nicht den Planeten selbst.

    foto: apa/afp/nasa/ho
    Die besondere Konstellation von Erde und Mond hat Leben auf unserem Planeten ermöglicht. Wie aktuelle Berechnungen zeigen, werden die Erde und ihr Trabant letztlich in der Sonne verglühen.

    Untergang in "Rot-Weiß-Kalt"

    Das Schicksal der Erde hängt maßgeblich von der Sonne ab, und im Gegensatz zu uns Menschen darf sich die Erde womöglich weiterer sieben Milliarden Lebensjahre erfreuen. Dann haben die Kernfusionen von Wasserstoff zu Helium in der Sonne allerdings ein solches Ausmaß angenommen, dass sie als Roter Riese die Erde verschlucken wird. Zunächst gingen Physiker noch davon aus, dass der Erde die Flucht gelingen könnte, doch laut aktuellen Berechnungen scheint daraus leider nichts zu werden.

    Irgendwann ist der Kern der Sonne so dicht und heiß, dass Helium zu schwereren Elementen fusioniert. Eruptionen führen dazu, dass die Sonne ihre äußere Hülle abstößt und nur noch ein weißglühender Kern, etwa so klein wie unsere Erde heute ist, übrig bleibt – ein Weißer Zwerg. Ein paar Milliarden Jahre später ist die Sonne mit unseren Überresten dunkel und kalt.

    foto: apa/afp/european southern observatory
    Dieses unscharfe Foto eines Roten Riesen hat das European Southern Observatory 2017 mit dem Very Large Telescope aufgenommen. Es erlaubt einen Ausblick darauf, wie unsere Sonne einmal aussehen wird.

    Wie ein Priester den Urknall erdachte

    So viel zum Ende unseres Sonnensystems, aber da wäre ja noch das übrige Universum. Ursprünglich hielt der Physiker Albert Einstein, dem wir die Fundamente unseres Verständnisses vom Kosmos verdanken, das Universum für statisch. Doch dabei irrte er. 1927 publizierte der belgische Astrophysiker und Priester Georges Lemaître eine Arbeit, wonach sich das Universum ausdehnt – eine These, die sich dank zahlreicher Messungen durchsetzte. So konnte beobachtet werden, dass sich Galaxien immer weiter von uns entfernen.

    Die Expansion des Universums lässt auch Rückschlüsse auf seine Entstehung zu: Lemaître leitete daraus ab, dass das Universum durch die Explosion eines Uratoms entstanden sei, in dem alle Energie zusammengepresst war. Die Kritiker dieser These bezeichneten sie als Big Bang Theory. Insbesondere Physiker wie Einstein oder Arthur Eddington lehnten die Idee zunächst ab, erschien ihnen die Vorstellung doch allzu religiös, dass alles mit einem schöpfungsartigen Knall begonnen haben soll. Schließlich konnte Lemaître nicht nur die katholische Kirche, sondern auch Wissenschafter von seiner Theorie überzeugen.

    grafik: fatih aydogdu, quelle: nasa/cxc/m. weiss
    Die Mehrheit der Physiker geht aktuell davon aus, dass das Universum mit einem Urknall vor etwa 13,8 Milliarden Jahren entstanden ist.

    Der große Showdown

    Seit Ende der 1990er-Jahre wissen wir, dass sich das Universum nicht nur ausdehnt, sondern dieser Vorgang gar beschleunigt vor sich geht. Was die künftige Entwicklung des Kosmos angeht, wird diese von zwei Kräften bestimmt: der Ausdehnung, die das Universum auseinandertreibt, einerseits, und der Gravitation, die es zusammenzieht, andererseits. Je nachdem welche Kraft gewinnt, steuern wir entweder extremer Kälte oder Hitze entgegen.

    Mehrere physikalische Theorien konkurrieren dabei, den Untergang von allem vorherzusagen. Mit Superlativen darf dabei nicht gespart werden, jede dieser Theorien beansprucht folglich das Attribut "big" für sich: Big Crunch oder Big Chill sind nur zwei dieser Thesen. Beim Big Chill, auch als Big Freeze, Big Whimper oder das große Einfrieren bekannt, setzt sich die Expansion des Universums immer weiter fort. Die meisten Daten stützen dieses Modell. Dabei kühlt das Universum immer weiter ab und steuert schließlich auf den absoluten Temperaturnullpunkt zu. Beim Big Crunch hingegen, dem großen Zerkrachen, gewinnt die Gravitation: Alles wird immer heißer und dichter, bis das Universum in einer Art umgekehrtem Urknall sein Ende findet.

    big think
    Der bekannte US-Physiker und Bestsellerautor Michio Kaku über das Ende des Universums – und welche Schlüsse er daraus zieht. Video: Big Think

    Das Nichts gibt es nicht

    Bleibt nur noch die Frage zu klären, was eigentlich ist, wenn nichts mehr ist. Dazu hat die moderne Physik eine hoffnungsvolle Botschaft. Das hat mit einem grundlegenden Prinzip der Quantenmechanik zu tun – der Heisenberg'schen Unschärferelation.

    Wie der Physiker Werner Heisenberg 1927 erkannte, können Energie und Zeit sowie Ort und Impuls nicht gleichzeitig genau bestimmt werden. Selbst im leeren Raum könnten sich so für sehr kurze Zeiten Energieschwankungen ergeben – sogenannte Vakuumfluktuationen. Ihre Bedeutung wird in der Fachwelt kontrovers diskutiert, vielfach werden sie aber als das fundamentale Etwas verstanden, das immer noch übrig bleibt, sollte das Universum eines Tages der Leere weichen. Wie auch immer der ultimative Showdown demnach aussehen mag: Das Nichts gibt es nicht! (Tanja Traxler, 12.2.2019)

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