Das Ende von allem

Man kann sagen, dass der Mensch eine gewisse kurzfristige Sicht der Dinge hat. Wir machen uns Sorgen über das Ende des Sommers, das nächste Schuljahr und vielleicht sogar den Ruhestand. Aber diese sind in kosmischer Hinsicht nur ein Wimpernschlag. Lasst uns wirklich groß denken, in die Zukunft blicken und darüber nachdenken, was die Zukunft für das Universum bereithält. Freuen Sie sich auf Millionen, Billionen und sogar 10¹⁰⁰Jahre in die Zukunft. Betrachten wir das Ende von allem.

Ende der Menschheit – 10.000 Jahre
Der moderne Mensch entstand vor etwa 200.000 Jahren in Afrika. Seitdem bewohnen wir jeden einzelnen Winkel der Welt. Aber das ist nur vorübergehend. Die überwiegende Mehrheit aller Arten, die jemals auf der Erde gelebt haben, ist heute ausgestorben. Zu denken, dass Menschen dem Schicksal aller anderen Kreaturen entgehen können, ist arrogant. Wie alles Leben auf der Erde ist unsere Zeit begrenzt. Wie lange werden wir durchhalten?

Es gibt viele Naturkatastrophen und vom Menschen verursachte Katastrophen, die uns auslöschen könnten. Von einem Asteroideneinschlag zur weltweiten Pandemie; globale Erwärmung bis hin zu einer nahegelegenen Supernova-Detonation – es gibt viele Möglichkeiten, die wir gehen könnten. Vielleicht werden wir es in ein Massenaussterben einwickeln, wie das, das die Dinosaurier vor 65 Millionen Jahren tötete, oder das „Große Sterben“, das vor 251 Millionen Jahren 70 % der Landarten und 96 % aller Meeresbewohner tötete Spezies.

Vielleicht entwickelt sich eine andere Spezies (intelligente Kakerlaken, Ratten) und konkurriert mit uns in unserer Nische. Oder vielleicht entwickeln wir unseren Roboterersatz.

Aber eine Art kann Dutzende oder sogar Hunderte von Millionen Jahren überdauern. Wie können wir also vorhersagen, wann unsere Zahl hoch sein wird?

Es gibt keine Möglichkeit, dies zu wissen, aber es gibt eine Berechnung, die helfen kann. Es heißt das Doomsday-Argument, das 1983 vom Astrophysiker Brandon Carter entwickelt wurde. Wenn man nach Carter davon ausgeht, dass die Hälfte der Menschen, die jemals leben werden, bereits geboren wurde, erhält man etwa 60 Milliarden Menschen. Wenn man davon ausgeht, dass noch 60 Milliarden Menschen geboren werden, bleiben uns bei unserer hohen Bevölkerungszahl nur noch etwa 9.000 Jahre Zeit. Genauer gesagt besteht eine Chance von 95 %, dass die Menschheit bis zum Jahr 11.000 beendet sein wird.

Es gibt andere Berechnungen, aber sie liefern ähnliche Beträge, die von einigen Tausend bis zu einigen Millionen Jahren reichen.

Das ist eine lange Zeit, aber nicht lange genug, um die Zukunft zu schätzen, die das Universum für sich selbst bereithält.

Lebensende – 500 Millionen Jahre – 5 Milliarden Jahre
Wir danken der Sonne dafür, dass sie uns Energie gibt. Ohne sie gäbe es kein Leben auf der Erde. Es ist daher ironisch, dass die Sonne schließlich alles Leben auf der Erde töten wird.

Das liegt daran, dass sich die Sonne langsam erwärmt.

Eines der faszinierendsten Bücher zu diesem Thema istDas Leben und Sterben des Planeten Erdevon Peter Ward und Donald Brownlee. In ihrem Buch dokumentieren sie, wie die Energieabgabe der Sonne langsam zunimmt. Schon in 500 Millionen Jahren werden die Temperaturen auf der Erde so weit ansteigen, dass der größte Teil der Welt eine Wüste sein wird. Die größten Kreaturen werden nirgendwo überleben können, außer in den relativ kühleren Polen.

Im Laufe der nächsten paar Milliarden Jahre scheint sich die Entwicklung umzukehren. Die größten Organismen und die am wenigsten hitzetoleranten Tiere sterben aus und hinterlassen robuste Insekten und Bakterien. Schließlich wird es auf der Erdoberfläche so heiß sein, dass die Ozeane verkochen. Es gibt keinen Ort, um sich vor den schrecklichen Temperaturen zu verstecken. Nur die tief unter der Erde lebenden Organismen werden überleben, wie schon seit Jahrmilliarden.

Ende der Erde – 7,5 Milliarden Jahre
Wie oben erwähnt, existieren wir aufgrund der Gnade der Sonne. Aber wenn sich unser Stern dem Ende seiner Lebensdauer nähert, wird er unseren Planeten im Laufe der Zeit zerstören; in gewisser Weise.

In ungefähr 5 Milliarden Jahren wird die Sonne die letzte Phase ihres Lebens beginnen und den letzten Rest ihres Wasserstoff-Brennstoffvorrats verbrauchen. An diesem Punkt wird die Schwerkraft die Sonne zum Kollaps zwingen, und nur eine kleine Menge Wasserstoff wird in einer Hülle verbleiben, die um den Kern des Sterns gewickelt ist. Er wird sich dann zu einem Roten Riesenstern ausdehnen, der jeden der inneren Planeten verschlingt: zuerst Merkur, dann Venus und schließlich sogar die Erdumlaufbahn umfassen.

Es gibt eine Kontroverse darüber, ob eine Rote Riesensonne die Erde tatsächlich verbrennen wird. In einigen Szenarien führt die Änderung der Sonnendichte bei der Ausdehnung dazu, dass sich die Erde von der Sonne wegdreht und außer Reichweite bleibt. In einem anderen Szenario umschließt die äußere Hülle der Sonne die Erde. Die zusätzliche Reibung wird die Erde verlangsamen und dazu führen, dass sie sich spiralförmig in die Sonne senkt.

Was auch immer das Ergebnis sein mag, die Erde wird in 5 Milliarden Jahren zu Asche verbrannt und effektiv zerstört werden.

Ende der Sonne – 7,5 Milliarden – 1 Billion Jahre
Wenn die Sonne ein roter Riese wird, ist das nur der Anfang vom Ende. Mit dem Ende ihres Wasserstoffs wird die Sonne dazu übergegangen sein, Helium, dann Kohlenstoff und schließlich Sauerstoff zu verschmelzen. An diesem Punkt wird unserer Sonne die Schwerkraft fehlen, um den Fusionsprozess fortzusetzen. Er wird herunterfahren und seine äußeren Schichten abwerfen, um einen planetarischen Nebel zu bilden, wie den Ringnebel, den wir am Nachthimmel sehen können. Es wird sich dann niederlassen, um den Rest seiner Tage als Weißer Zwerg zu verbringen.

Es wird immer noch den größten Teil seiner Masse behalten, aber eine Größe haben, die nicht größer ist als der Erddurchmesser. Sobald die Sonne durch die Fusionswärme gelblich heiß ist, wird sie im Laufe der Zeit langsam abkühlen. Schließlich wird seine Temperatur der Hintergrundtemperatur des Universums entsprechen und es wird eine Erkältung schwarzer zwergstern – ein träges Stück Materie, das in der Dunkelheit des Weltraums schwebt.

Selbst die ältesten Weißen Zwerge strahlen noch mit mehreren Tausend Kelvin, das Universum existiert also noch nicht lange genug, um Schwarze Zwerge zu existieren. Aber geben Sie der Sonne noch etwa 1 Billion Jahre oder so, und sie sollte endlich ein kalter schwarzer Zwerg werden.

Ende des Sonnensystems
Auch wenn die Sonne in Milliarden von Jahren ausgebrannt sein wird, werden die Planeten, die nicht verbraucht wurden, bleiben. Vielleicht wird sich sogar die Erde dieser Gruppe anschließen. Sicherlich werden Jupiter, Saturn, der Rest der äußeren Planeten und die Kuipergürtel-Objekte noch Äonen umkreisen.

Eine kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichte EntdeckungWissenschaft, gemeldet dass Astronomen eine Scheibe aus schnell rotierendem metallischem Material entdeckt hatten, die einen Weißen Zwerg umkreist. Die Forscher bauten eine Simulation, in der sie hypothetische Planeten in eine Umlaufbahn um einen sterbenden Stern brachten, und fanden heraus, dass der Tod des Sterns die Stabilität eines Sternensystems verwüstete. Veränderungen in der Masse eines Sterns führen dazu, dass Planeten kollidieren und ihre Umlaufbahnen neu anordnen. Einige spiralförmig in ihren Stern, während andere in den interstellaren Raum geschleudert werden.

Sobald all diese neuen Gravitationswechselwirkungen ausgearbeitet sind, könnten von unserem Sonnensystem nur noch die weißen Zwerge unserer Sonne und die sich schnell drehende Scheibe planetarischer Trümmer, die sie umgeben, übrig bleiben. Alles andere geht im interstellaren Raum verloren.

Ende der Kosmologie – in 3 Billionen Jahren
Das Universum fungiert als natürliche Zeitmaschine. Da sich Licht mit der Geschwindigkeit von, nun ja, Licht bewegt, können wir entfernte Objekte betrachten und sie so sehen, wie sie in der Vergangenheit aussahen. Wenn Sie bis an die Enden des sichtbaren Universums schauen, sehen Sie Licht, das vor Milliarden von Jahren, kurz nach dem Urknall, emittiert wurde.

Es ist praktisch, aber es gibt ein Problem. Diese mysteriöse dunkle Energiekraft, die die Expansion des Universums beschleunigt, lässt die am weitesten entfernten Galaxien immer schneller von uns wegbewegen. Schließlich werden sie einen Ereignishorizont überqueren und scheinen sich schneller als die Lichtgeschwindigkeit von uns zu entfernen. An diesem Punkt wird uns kein von der Galaxie emittiertes Licht mehr erreichen. Jede Galaxie, die diesen Horizont überquert, wird aus dem Blickfeld verschwinden, bis ihr letztes Photon uns erreicht. Alle Galaxien werden für immer aus dem Blickfeld verschwinden.

Nach einem neuen Forschungsbericht von Lawrence M. Krauss und Robert J. Scherrer werden zukünftige Astronomen, die in 3 Billionen Jahren leben, nur unsere eigene Galaxie sehen, wenn sie in den Nachthimmel blicken.

Diese beschleunigte Expansion hat noch eine weitere Konsequenz. Auch die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung, mit der Astronomen Beweise für den Urknall entdeckten, wird verblasst sein. Darüber hinaus wird die Fülle an Chemikalien, die genau den für den Urknall theoretisierten Mengen entspricht, von nachfolgenden Sternengenerationen verborgen.

Und so wird es in 3 Billionen Jahren keine Spur vom Urknall geben. Keine Hinweise für zukünftige Kosmologen, um zu erkennen, dass das Universum, in dem wir leben, von einem einzigen Punkt aus begann und sich seitdem ausdehnt. Das Universum wird statisch und unveränderlich erscheinen.

Ende der Milchstraße
Galaxien kollidieren. Alles, was Sie tun müssen, ist, mit einem Teleskop in den Weltraum zu blicken und das Schicksal zu sehen, das unsere Galaxie erwartet. In alle Richtungen können wir die Wechselwirkungen zwischen der Gravitation verschiedener Galaxien sehen. Die Begegnungen sind zunächst gewalttätig; Galaxien zerreißen sich gegenseitig, reißen Material ab und erzeugen riesige Streifen von Sternentstehung. Die ruhenden supermassiven Schwarzen Löcher in ihren Zentren erwachen zum Leben und werden zu aktiven galaktischen Kernen, die das neu gelieferte Material verschlingen.

Unser zukünftiger Fusionspartner rast gerade auf uns zu: Andromeda. In ungefähr 2 Milliarden Jahren wird unsere beiden Galaxien werden kollidieren , und dann auseinander ziehen. Dann kollidieren sie immer wieder, bis sie sich in einer neuen, größeren Galaxie niederlassen: Milkomedia. Die zwei supermassiven Schwarzen Löcher werden einander umkreisen und schließlich verschmelzen in ein noch massereicheres Schwarzes Loch.

Unsere Position in der Galaxie wird sich ändern; wir werden wahrscheinlich in die äußeren Bereiche des Halos der Galaxie hinausgeschoben – mindestens 100.000 Lichtjahre vom Zentrum entfernt. Da die Sonne noch Milliarden von Jahren haben wird, könnte eine zukünftige Lebensform auf der Erde da sein, um zu beobachten, wie sich diese Ereignisse entwickeln.

Der Fusionsprozess wird in etwa 7 Milliarden Jahren abgeschlossen sein.

Das ist jedoch nicht das Ende der Galaxie. Es wird immer noch eine Insel im Weltraum sein, mit Sternen, die einen zentralen Kern umkreisen. Über einen langen Zeitraum jedoch geschätzt zwischen 10¹⁹10^zwanzigJahre. Die Galaxie wird erodieren, wobei alle Sterne in den intergalaktischen Raum entweichen.

End of Stars – in 100 Billionen Jahren
Wir können in die Milchstraße blicken und sehen, wie sich um uns herum Sterne bilden. Es gibt immer noch genug Gas und Staub in der Milchstraße, um ganz neue Generationen von Sternen zu erschaffen. Aber wenn wir andere Galaxien betrachten, sehen wir ältere, elliptische Galaxien, die ihr freies Gas und ihren Staub bereits aufgebraucht haben. Anstelle der hellen, heißen Sterne, die wir in Sternentstehungsregionen sehen, kühlen diese alternden roten Galaxien ab.

Eines Tages wird es gar keine neuen Stars mehr geben. Und dann wird der letzte Stern eines Tages den letzten Rest seines Wasserstoff-Brennstoffs verbrauchen, ein Roter Riese werden und dann zu einem Weißen Zwerg verblassen. Selbst die dunkelsten Sterne, die kühlen Roten Zwerge, werden ihren Brennstoff verbrauchen – obwohl es noch etwa 10 Billionen Jahre dauern könnte. Auch sie werden zu schwarzen Zwergen.

Und so wird in etwa 100 Billionen Jahren jeder Stern im Universum, ob groß oder klein, ein schwarzer Zwerg . Ein träges Materiestück mit der Masse eines Sterns, aber bei der Hintergrundtemperatur des Universums.

Das Ende der regulären Materie – 10³⁰Jahre
Jetzt haben wir also ein Universum ohne Sterne, nur kalte schwarze Zwerge. Es wird auch Neutronensterne und Schwarze Löcher geben, die aus der Zeit übrig geblieben sind, als es Sterne im Universum gab. Das Universum wird komplett dunkel sein.

Ein zukünftiger Beobachter könnte gelegentlich einen Blitz bemerken, wenn ein Objekt mit einem Schwarzen Loch interagiert. Seine Materie breitet sich in einer Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch herum aus. Und für kurze Zeit wird es aufflammen und Strahlung aussenden. Aber dann wird es auch zur Masse des Schwarzen Lochs addiert. Und alles wird wieder dunkel.

Materiebrocken und binäre Schwarze Zwerge verschmelzen zu neuen Schwarzen Löchern, und diese Schwarzen Löcher werden von noch größeren Schwarzen Löchern verzehrt. Es könnte sein, dass in ferner Zukunft alle Materie in wenigen, wirklich massereichen Schwarzen Löchern existieren wird.

Aber selbst wenn die Materie diesem Schicksal entgeht, ist sie irgendwann dem Untergang geweiht. Einige physikalische Theorien sagen voraus, dass Protonen über lange Zeiträume instabil sind. Sie können einfach nicht dauern. Jede Materie, die nicht von einem Schwarzen Loch verbraucht wurde, beginnt zu zerfallen. Die Protonen verwandeln sich in Strahlung und hinterlassen einen feinen Nebel aus Elektronen, Positronen, Neutrinos und Strahlung, der sich in den Weltraum ausbreitet.

Theoretiker gehen davon aus, dass alle Protonen im Universum im Laufe von 10 . zerfallen werden³⁰Jahre.

Ende der Schwarzen Löcher – 10¹⁰⁰Jahre
Schwarze Löcher galten als Einbahnstraßen. Die Materie geht rein, aber sie kommt nicht heraus. Aber der berühmte Astrophysiker Stephen Hawking hat dieses Konzept mit seiner Theorie, dass Schwarze Löcher verdampfen können, auf den Kopf gestellt. Es ist nicht viel und es ist nicht schnell, aber Schwarze Löcher geben eine winzige Menge Strahlung zurück in den Weltraum.

Wenn es diese Strahlung freisetzt, verliert das Schwarze Loch tatsächlich an Masse und verdampft schließlich vollständig. Die Strahlungsmenge nimmt zu, wenn das Schwarze Loch an Masse verliert. Es ist tatsächlich möglich, dass es einen letzten Ausbruch von Röntgen- und Gammastrahlen erzeugt, wenn es vollständig verschwindet. Zukünftige Beobachter (die den Zerfall ihrer Protonen überlebt haben) könnten gelegentlich einen Blitz in einem ansonsten dunklen Universum sehen.

Und dann in etwa 10¹⁰⁰Jahren wird das letzte Schwarze Loch verschwunden sein. Übrig bleibt nur die emittierte Strahlung.

Das Ende von allem – 10¹⁰⁰Jahre und darüber hinaus
Wenn das letzte Schwarze Loch verdampft, bleiben im Universum nur noch Strahlungsphotonen und Elementarteilchen, die dem Einfang durch Schwarze Löcher entgangen sind. Die Temperatur des gesamten Universums wird eine Endtemperatur knapp über dem absoluten Nullpunkt erreichen.

Dunkle Energie könnte eine zukünftige Rolle spielen, die Expansion des Universums fortsetzen und jedes dieser Elementarteilchen und Photonen voneinander wegbeschleunigen, bis sie effektiv voneinander getrennt sind. Keine zukünftige Schwerkraft wird sie wieder zusammenbringen.

Vielleicht gibt es eines Tages einen weiteren Urknall. Vielleicht ist das Universum zyklisch und der ganze Prozess wird von neuem beginnen.

Vielleicht wird es das nicht, und diese düstere Zukunft eines kalten, toten Universums ist alles, was uns erwartet. Es ist nicht glücklich, aber es ist beeindruckend, in die lange Zukunft zu blicken, und hilft uns, das pulsierende Zeitalter, in dem wir heute leben, zu schätzen.