Wie endet das Universum?

Das Universum stirbt irgendwann. Aber wie? Tja - entscheiden wird unser kosmisches Schicksal ein Kampf zwischen zwei Titanen. Die zwei Kämpfer, die unser Schicksal entscheiden.

Unser Universum entstand vor 14 Milliarden Jahren mit dem Urknall und dehnt sich seitdem aus. Neuer leerer Raum entsteht aus dem Nichts zwischen den Galaxien und der Raum selbst wird immer größer. Wird das für immer so weitergehen?

Heute wird angenommen, dass das Universum zwei kosmischen, gegeneinander ankämpfenden Halbgöttern ausgeliefert ist. Der erste ist all das Zeug im Universum: Galaxien, Gase, dunkle Materie. So unterschiedlich das alles ist, sie wollen alle das Gleiche: Zusammenkommen. Materie zieht Materie an - durch die Schwerkraft. Und Schwerkraft zieht auch am ganzen Universum und verlangsamt die Ausdehnung, die mit dem Urknall begann.

Der zweite Kämpfer ist leerer Raum. Der erscheint uns zwar ... naja ... leer und machtlos, hat aber eine intrinsische Energie. Wir wissen nicht, was diese Energie ist oder warum sie existiert. Sie überbrückt als Platzhalter eine Lücke in unserem Verständnis der Realität. Sie heißt: Dunkle Energie. Dunkle Energie drückt alles auseinander, eine Art "Anti-Schwerkraft", die die kosmische Ausdehnung beschleunigt. Die gesamte Materie zieht also nach innen, leerer Raum mit dunkler Energie drückt nach außen.

Wer auch immer gewinnt, wird das Universum unterhaltsam zerstören. Wer aber gewinnt? Das hängt von der mysteriösen, Dunklen Energie ab: Bleibt ihre Stärke gleich - eine gängige Annahme, weil es unsere Modelle einfacher macht, oder wird sie mit der Zeit schwächer, oder stärker?

1. Konstante Dunkle Energie - Heat Death

Bleibt die Stärke der Dunklen Energie konstant, wird sie den Kampf gewinnen. Da sich der Raum ausdehnt, verdünnt sich Materie immer mehr, so wie Zucker in einer Tasse mit mehr und mehr Tee. Aber wenn sich das Universum ausdehnt, entsteht neuer leerer Raum, der wieder mehr Dunkle Energie mit sich bringt, die alles noch weiter auseinander drückt und weiteren leeren Raum erzeugt. Eine Rückkopplungsschleife, durch die sich das Universum exponentiell ausdehnt. Etwa alle 12 Milliarden Jahre wird sich sein Durchmesser verdoppeln - für immer.

Dunkle Energie gewinnt zwar den Krieg, Materie aber zumindest eine Schlacht: Auf kurze Distanzen kann sie Dinge zusammenhalten. Lokale Galaxie-Blasen können dem Druck dunkler Energie standhalten. In ein paar Milliarden Jahren wird unsere Lokale Gruppe aus Galaxien zu einer gigantischen Kugel mit Billionen Sternen verschmelzen. Alle anderen Galaxien werden durch die Ausdehnung weggedrückt. Für uns wird das aussehen, als würde der Rest des Universums davoneilen, bis wir in ein paar hundert Milliarden Jahren gar keine anderen Galaxien mehr sehen werden. Dann sind wir allein, umgeben von scheinbar unendlicher, schwarzer Leere.

In etwa 100 Billionen Jahren sind alle Sterne unserer Supergalaxie ausgestorben. Alles Gas, aus dem neue Sterne entstehen könnten, ist aufgebraucht. Die Galaxie ist dunkel und voller toter Sterne. Über Billiarden Jahre kühlen weisse Zwerge und Neutronensterne ab, bevor sie ganz erlöschen - und damit das letzte Licht im Universum aus machen. Alle Strukturen, gross und klein, werden sich langsam auflösen. Tote Sterne und Planeten werden die Supergalaxie verlassen und sich über Trilliarden von Jahren langsam auflösen. Am Schluss ist jedes Objekt allein, sodass die dunkle Energie wieder die Oberhand gewinnt und mehr und mehr leeren Raum zwischen allem schafft. Objekte sind so weit voneinander entfernt, als hätte jedes ein Universum für sich. Es passiert nicht mehr viel, bis in einer Googol Jahre alle schwarzen Löcher verdampft sind. Entropie und Dunkle Energie hören nicht auf, bis sie fertig sind. Über unvorstellbare Zeitspannen hinweg könnten sich alle verbleibenden Strukturen sogar in einzelne Partikel auflösen, die durch den immer größer werdenden, leeren Raum voneinander wegbewegt werden. Stell dir ein ganzes Universum vor mit nur einem einzigen, einsamen, durch die Leere fliegendem Teilchen. Das ist das wahre Ende. Big Freeze oder Heat Death. Ein komplett funktionsloses, kaltes Universum, das sich für immer ausdehnt. Nichts wird jemals wieder geschehen. Für immer.

Oke, das war deprimierend. Was gibt es noch?

2. Zunehmende dunkle Energie - Big Rip

Was, wenn die Dunkle Energie immer stärker wird? Dann besiegt der leere Raum die Materie nicht nur - er würde sie zerreißen. Beim Big Freeze hat die Materie zwar den Krieg verloren, aber ein paar Schlachten gewonnen. Jetzt gewinnt sie nichts. Die Dunkle Energie wird stärker, überwindet die Anziehung der Gravitation und schafft neuen leeren Raum immer näher beieinander. Dieses Szenario eskaliert ziemlich schnell - es könnte bereits in 20 Milliarden Jahren beginnen.

Zuerst erzeugt die Dunkle Energie leere Räume zwischen den Galaxien. Unsere Galaxie verlässt ihr lokales Cluster und treibt allein in einem sich schnell ausdehnenden, immer dunkleren Kosmos. Milliarden Jahre später drängt sich leerer Raum zwischen einzelne Sterne und löst die Galaxie auf. Lebst du auf einem Planeten in einem Sternensystem, wird der Nachthimmel düster und traurig aussehen, weil andere Sterne sich entfernen und verblassen.

Ein paar Millionen Jahre nachdem der Himmel schwarz geworden ist, erzeugt die Dunkle Energie leere Räume innerhalb der Sternensysteme. Dein Planet wird von seinem Stern weggedrückt und das Leben im Universum erfriert. Schon ein paar Monate später durchdringt die Dunkle Energie sogar feste Objekte mit Leere. Sterne, Neutronensterne, Planeten, Asteroiden, alles wird zerrissen. Wenn du auf einem Raumschiff bist, dauert es nicht mehr lange, bis du zerfetzt wirst. Eine halbe Stunde später werden selbst Atome zerstört, weil neuer leerer Raum so schnell entsteht, dass Elektronen und Atomkerne auseinandergerissen werden. Jetzt hat das Universum noch den Bruchteil einer Sekunde. In diesem letzten Moment gibt es nur noch schwarze Löcher, ausgelaugt und besiegt. Sie sind winzig - Quadrillionen mal kleiner als ein Atom - und sie explodieren mit der Kraft einer Billion Supernovae innerhalb eines Billionstels einer Quadrilliardstel Sekunde. Schließlich wird jeder Faden der Realität zerrissen und die Raumzeit selbst vernichtet. Der Big Rip. Raum und Zeit sind bedeutungslos, und es ist unmöglich vorherzusagen, was als nächstes geschehen wird.

Uff.

3. Abnehmende Dunkle Energie - Big Crunch

Arme Materie. Aber es gibt ein Szenario, in dem die Materie gewinnt: Nimmt die Kraft der dunklen Energie mit der Zeit ab, und ist diese Abnahme stark genug, wird die Anziehung der Gravitation gewinnen und alles im Universum zueinander ziehen - wodurch das Universum leider kollabieren wird. Niemand weiss, wann das beginnen könnte, vielleicht schon in nur ein paar hundert Millionen Jahren.

Wie wird das aussehen? Wenn sich das Universum zusammenzieht, nähern sich Galaxien und Galaxie-Cluster über Milliarden Jahre an, bis sie kollidieren. Sie bestehen hauptsächlich aus leerem Raum, also ist die Kollision eher die sanfte Verschmelzung zweier Wolken. Auf jeden Fall kommen sich zunächst Galaxien und dann einzelne Sterne immer näher. Du sorgst dich vielleicht, was passiert, wenn Sterne und Planeten irgendwann zusammenstoßen. Aber das wäre gar nicht dein größtes Problem. Wenn das All selbst kleiner wird, konzentriert das auch die Strahlung, die sämtliche Sterne, Supernovä und Quasare abgaben. Der leere Raum ist also gar nicht leer, sondern voller Strahlung. Das dunkle Nichts zwischen den Sternen heizt sich auf, wodurch das Leben zuerst unbequem und dann unmöglich wird, weil Planeten einfach verbrennen.

Zuerst langsam, dann immer schneller wird das All so heiss wie nach dem Urknall. Sterne sind schon ziemlich heiss, aber jetzt ist es um sie herum noch heißer - sie werden buchstäblich von außen gekocht. Während das Universum kollabiert, verschmelzen alle Galaxien und Sterne zu einer einzigen, heißen Plasmakugel. Das ist der Big Crunch.

Jetzt gibt es zwei Möglichkeiten. Entweder das Universum kollabiert komplett in eine Singularität, einem Punkt der Größe Null und unendlicher Dichte, ohne Zeit und Raum. So wie es wahrscheinlich vor dem Urknall war. Oder das Universum federt zurück und die kosmische Ausdehnung beginnt wieder und erschafft ein Baby-Universum. Irgendwie poetisch: alles stirbt, aber alles wird wiedergeboren. Aber damit das klar ist: es gibt keine Hinweise, dass das schon einmal so passiert ist oder passieren wird.

Was geschieht also? Die meisten Wissenschaftler denken, dass die Dunkle Energie konstant bleibt und das Universum wahrscheinlich den Hitzetod sterben wird - ewige Kälte und Langeweile. Das Gute: In diesem Szenario bleibt uns das Universum am längsten erhalten – Billionen Jahre, in denen wir uns von Stern zu Stern, vielleicht von Galaxie zu Galaxie ausbreiten können. Vielleicht finden wir sogar einen Weg, das Bewusstsein für immer zu speichern. Wir wissen es nicht. Wir müssen.