Symbolfoto: Kosmisches Feuerwerk

© Hubble Space Telescope

Science
08/12/2020

So wird unser Universum enden

Ein US-Physiker beschreibt, wie das Universum sein Sterben "zelebrieren" wird und was Schwarze Zwerge damit zu tun haben.

Noch ein letztes gigantisches Feuerwerk, bevor alles in ewiger Dunkelheit ist. So prognostiziert der Physiker Matt Caplan von der Illinois State University das Ende des Universums.

Er glaubt, dass Schwarze Zwerge, die letzten Überreste von Sternen, in einer beeindruckenden Reihe von Supernova-ähnlichen Explosionen aufgehen werden.

Vor Caplans Theorie sind Astronomen von einem Szenario aus den Tod der Sonne, das Ende aller Sterne, den Protonenzerfall, Zombie-Galaxien und sich auflösenden Schwarze Löcher ausgegangen, wie das Video zeigt. 

Absoluter Nullpunkt

Die beiden Theorien haben einen gemeinsamen Ausgangspunkt. In etwa 10 hoch 100 Jahren –  dieser Wert wird als "Googol" bezeichnet und entspricht einer 1 mit 100 Nullen – werden keine neuen Sterne mehr geboren. Galaxien verschwinden in die ewige Dunkelheit.

Sogar Schwarze Löcher sollen sich in einem Prozess, der als "Hawking-Strahlung" bezeichnet wird, auflösen und nur sehr wenig Partikel und Energie hinterlassen, berichtet sciencemag.org. Diese Restenergie wird in Folge der Ausdehnung des Weltalls auf fast oder ganz 0 Kelvin (absoluter Nullpunkt, etwa minus 273 Grad Celsius) herunterkühlen. 

Das signalisiert quasi das Ende des Universums, so, als ob es keinen Puls mehr hätte. Caplan wollte jetzt aber herausfinden, was nach diesem vermeintlichen Ende kommt und hat seine Ergebnisse in einer Studie veröffentlicht.

Schwarze Zwerge

Laut Caplan soll es eine letzte Einheit geben, die erhalten bleibt: massenarme Sterne. Der Experte glaubt, dass Sterne wie die Sonne im Endstadium des Kosmos nicht in eine Supernova vernichtet werden – ein Phänomen bekannt für massenreiche Sterne – sondern vielmehr langsam ihre äußeren Schichten abwerfen und einen glühenden Kern in der Größe der Erde zurücklassen – bekannt als Weiße Zwerge.

Der Gravitationsdruck wird durch den sogenannten Elektronendegenerationsdruck ausgeglichen, wobei Elektronen zusammengedrückt werden. Die Gesetze der Quantenmechanik verhindern, dass die Partikel gleichzeitig denselben Quantenzustand einnehmen. Sie erhalten die Masse des Überrests. 

Die Partikel des Weißen Zwergs werden in einem kristallinen Gerüst zusammengehalten, die Trillionen von Jahren Hitze abgeben werden – länger als das derzeitige Bestehen des Universums. Irgendwann kühlen aber auch die ab, bis sich sich wiederum in Schwarze Zwerge verwandeln. Caplan vergleicht sie mit Pfannen, die vom Herd genommen wurden. „Sie werden kühlen und kühlen und kühlen, im Grunde für immer“, sagt er.

Positrone erzeugt

Da Schwarze Zwerge keine Energie haben und für Fusionen geladene Atomkerne nötig sind, passiert grundsätzlich nur wenig in deren Kern. Dennoch hat die Wissenschaft gezeigt, dass Fusionen stattfinden können – allerdings in sehr geringem Ausmaß. Wenn Silizium- und Nickelatome zu Eisen verschmelzen, erzeugen sie das Antiteilchen des Elektrons - Positron genannt.

Sie würden die Elektronen im Kern des Schwarzen Zwergs ganz langsam zerstören und seinen Entartungsdruck schwächen. Das würde schließlich einen Gravitaionskollaps begünstigen und somit das weitreichende kosmische Feuerwerk begünstigen.

Ein Prozent aller Sterne im Universum könnte so am Ende des Endes explodieren. Die Explosionen der Schwarzen Zwerge würden ab heute 10 hoch 1.100 Jahren beginnen und bis 10 hoch 32.000 Jahre stattfinden, bis das Universum in kompletter Dunkelheit schwindet.

Unsichtbares Feuerwerk

Dieses Feuerwerk wird aber unsichtbar sein. Denn die sogenannte Dunkle Energie, die für die Expansion des Univerums verantwortlich gemacht wird, hat bis dahin das Universum gewaltig ausgedehnt und alles darin voneinander weggetrieben. Caplan gibt die Ausdehnung mit e hoch 10^1.100 an, wobei “e” in etwa 2,72 ist. Laut ihm ist das die größte Zahl, mit der er jemals in seiner Karriere gearbeitet hat.

Durch diese Ausdehnung liegen die Schwarzen Zwerge in kompletter Dunkelheit. Die Supernova-ähnliche Explosion eines Schwarzen Zwerges würde dann nicht mal von einem anderen Schwarzen Zwerg aus sichtbar sein.

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