Unser Universum wird nicht unendlich lange fortbestehen – zumindest nicht in der heutigen Form. Denn irgendwann ist das Rohmaterial für neue Sterne aufgebraucht. Zudem dünnt die kosmische Expansion die wenigen Reste von Gas und Staub immer weiter aus. Dadurch können keine neuen Sterne mehr entstehen. Nur noch Schwarze Löcher und Sternenreste wie Neutronensterne, Weiße Zwerge und schließlich Schwarze Zwerge bleiben übrig.
Kosmische Apokalypse: Wann ist es soweit?
Es werden mehrere Hypothesen zur fernen Zukunft des Universums diskutiert, hauptsächlich sind das:
Je nach Ausgestaltung der Hypothese geht man davon aus, dass bei einem Alter zwischen 10 hoch (ˆ) 150 und 10ˆ1000 Jahren der endgültige Wärmetod eintritt, d. h. alle Protonen zerfallen und jegliche Strahlung soweit ausgedünnt ist, dass ein falsches Vakuum bei 0 K vorliegt. Übrig bliebe ein kaltes, dunkles Universum, durch das Fehlen von Ereignissen würde selbst die Zeit an Bedeutung verlieren und verschwinden.
Nach früheren Schätzungen könnten die letzten Weißen Zwerge – die langlebigsten Sternenreste – erst in rund 10ˆ1100 Jahren (1 mit 1000 Nullen) zu Schwarzen Zwergen werden und anschließend verglühen.
Universum wird nicht ewig bestehen
Der Urknall-Theorie (Big Bang) zufolge ist unser Universum vor knapp 13,7 Milliarden Jahren – 13,8*(10^9) Jahre – aus einem extrem heißen und dichten Zustand hervorgegangen – dem Urknall. „Diese Hypothese geht davon aus, dass die gesamte Materie im Kosmos in ferner Vergangenheit in einem einzigen Big Bang entstanden ist“, so der Astronom und Mathematiker Fred Hoyle (1915-2001).
Der Samen des Universums war dabei viel kleiner als ein Atom und enthielt alle Materie und Energie, die sich heute über viele Milliarden Lichtjahre verteilen. Aus diesem Stoff ist alles entstanden: Sonne und Sterne, Materie und Strahlung – und das Leben. Einfach alles.
Irgendwann – den Grund kennen die Physiker nicht – fing dieser winzige, jenseits aller Vorstellungskraft dicht gepackte und unvorstellbar heiße Raum schlagartig an sich zum Universum auszudehnen. Und das tut er bis heute.
Mit den Schwarzen Zwergen kommt das Ende
Doch unser Universum wird nicht unendlich lange bestehen – zumindest nicht in der Form, in der wir es kennen. Denn durch die fortschreitende Expansion kühlt der Kosmos ab und seine Materiedichte verringert sich. Irgendwann ist dann auch das Rohmaterial für neue Sterne aufgebraucht und das Weltall wird dunkel, kalt und leer. Nur noch Schwarze Löcher und ausgebrannte Sternenreste wie die Schwarzen Zwerge bleiben übrig.
Zur Info: Ein Schwarzer Zwerg ist in der Astrophysik eine hypothetische Spätphase der Sternentwicklung. Ein Schwarzer Zwerg wäre das letzte Stadium eines Weißen Zwerges, wenn dessen Energie abgegeben oder die Oberflächentemperatur so weit gefallen ist, dass weder Wärme noch sichtbares Licht in nennenswertem Ausmaß abgestrahlt werden. Diese könnten dann in einer letzten Explosion verglühen. Als Folge wird der Kosmos dunkel, kalt und leer.
Wie das Ende sein könnte
Je nach Ausgestaltung der Hypothese vom Ende des Universums geht man davon aus, dass bei einem Alter zwischen 10^150 und 10^1000 Jahren nur die große Leere – also ein kaltes, dunkles Universum – übrig bleibt. Es werden mehrere Hypothesen zur fernen Zukunft des Universums diskutiert, hauptsächlich sind das:
Der Theorie des „Big Rip“ (das große Zerreißen) zufolge wird die fortschreitende Ausdehnung alle noch bestehenden Strukturen und Objekte in ihre Grundbausteine zerreißen.
Die „Big Crunch“-Theorie (das große Zusammenkrachen) postuliert dagegen einen Kollaps des Universums in einer Art umgekehrtem Urknall – mit der Option auf eine „Wiedergeburt“.
Eine dritte Theorie, „Big Freeze“ – das große Einfrieren, auch als „Big Chill“(die große Kühle) oder „Big Whimper“ (das große Wimmern) bezeichnet – geht vom Wärmetod unseres Universums aus, einem Zustand maximaler Unordnung, in der das ganze All nur noch eine gleichmäßige, dünne Suppe von Elementarteilchen ist.
Werden und Vergehen
Die Grafik zeigt, wie sich das Universum entwickelt hat und wie es weitergehen könnte: Auf den Urknall (1.) vor rund 13,8 Milliarden Jahren folgte eine Zeit rascher Ausdehnung (2.). Auch im derzeitigen Zustand (3.) expandiert das Weltall.
Radikal unterscheiden sich die Szenarien von der Zukunft des Universums:
Beim Big Freeze (4./5.) expandiert der Kosmos unendlich lange. Materie und Energie verdünnen sich, die Temperatur nähert sich dem absoluten Nullpunkt von minus 273,15 Grad Celsius an.
Beim Big Rip (6 .) dehnt sich das Universum immer schneller aus und zerreißt schließlich jegliche zusammenhängende Materie.
Der Big Crunch (7.) tritt ein, falls die Gravitation die Expansion bezwingt. Dann fällt das Universum wieder in sich zusammen.
Irgendwann verglühen selbst Neutronensterne
Jetzt gibt es eine neue Berechnung für die Zeit bis zur großen Leere im Weltall, erstellt Ende 2024 von Forschern um Heino Falcke von der Radboud Universität Nijmegen in den Niederlanden. Die Studie ist im Fachjournal „Journal of Cosmology and Astroparticle Physics“ erschienen.
Weiße Zwerge halten am längsten
Heino Falcke und sein Team haben ausgerechnet, wie lange es dauern wird, bis alle Neutronensterne, Weißen Zwerge und andere Objekte im Kosmos vollständig zerstört sein werden. Demnach bräuchte ein stellares Schwarzes Loch rund 10ˆ67 Jahre, bis es vollständig zerstrahlt wäre (das entspricht einer 1 gefolgt von 67 Nullen). Bei einem Neutronenstern wäre es mit 10ˆ67 bis 10ˆ68 kaum mehr, obwohl dessen Gravitationsfeld deutlich schwächer ist als das eines Schwarzen Lochs.
Deutlich länger halten dagegen Weiße Zwerge durch, weil sie leichter sind und die Raumzeit weniger stark krümmen. „Weiße Zwerge können bis zu 10ˆ78 Jahre überdauern“, berichten die Physiker.
Lange, aber nicht ewig: In 10 ˆ78 Jahren beginnt die große Leere
Daraus ergibt sich: Spätestens in 10ˆ78 Jahren müssten im Universum auch die letzten Sternenreste zerstrahlt und zerfallen sein. „Das Ende des Universums kommt demnach viel früher als erwartet, aber glücklicherweise nach immer noch unglaublich langer Zeit“, erklärt Falcke.
Zu jenem fernen Zeitpunkt werden nur noch einige Reste von supermassereichen Schwarzen Löchern und Dunkle-Materie-Halos existieren. „Sie benötigen etwas längere, aber dennoch endliche Zeiträume.“
Mond hält besonders lange durch
Übrigens: Unser Mond könnte zu den letzten Objekten des Kosmos gehören. Denn er benötigt theoretisch 10ˆ90 Jahre zum vollständigen Zerfall, wie die Forscher ermittelten. Das gilt allerdings nur, sofern der Mond nicht schon lange vorher von der sterbenden Sonne verschlungen oder durch eine andere kosmische Katastrophe zerstört worden wäre, was durchaus wahrscheinlich ist.
„Unsere Beispiele ignorieren andere astrophysikalische Entwicklungs- und Zerfallskanäle und auch die sich weiter ausdünnende Materiedichte“, erläutern die Physiker. „Daher sollte man diese Zeitspannen nur als absolute theoretische Obergrenzen betrachten.“ In jedem Fall bedeuten die neuen Berechnungen aber, dass unser Universum weit früher enden könnte als gedacht.