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Saturday, August 15, 2020

Das Ende des Universums

Eine Reise ans Ende des Universums: Was wird in der Zukunft passieren? Diese Frage stellt sich jeder von uns, doch auf ganz anderen Skalen – wir sprechen von Tagen, Wochen und Jahren, ein menschliches Leben können wir noch gerade so abschätzen. Für unsere Welt reicht das, die verändert sich momentan in diesem Tempo. Doch um bis ans Ende des Universums zu kommen, müssen wir in Billiarden Jahren und mehr rechnen.

2020: BER geht in Betrieb

Unsere Reise zum Ende des Universums beginnt wohl gleich mit dem beeindruckendsten, unglaublichsten und speziellsten Ereignis überhaupt: Der Eröffnung des Flughafens Berlin Brandenburg vorrausichtlich im Oktober 2020  – so gesehen ein Wunder, dass dieser Termin nicht mit dem Ende des Universums zusammenfällt.

Egal, was jetzt noch kommt, von nun an kann uns bis ans Ende des Universums eigentlich nichts mehr wirklich schocken – man könnte meinen, das Ende des Universums wäre gar bereits schon da. Trotz all dessen würde ich diesen Termin noch als den spekulativsten in dieser Liste ansehen – schauen wir mal.

2024: Bemannte Mondlandung

Eine SLS-Rakete erhebt sich am Weltraumbahnhof Cape Canaveral in Florida, ihr Ziel: Der Mond. An Bord ist das mit vier Astronauten ausgestattete Orion MPCV, es verlässt die Erde und begibt sich auf den dreitägigen Flug zum Mond. Das Raumschiff dockt an die Raumstation Lunar Gateway an, die zuvor unbemannt im Mondorbit zusammengebaut wurde.

Die Astronauten leben einige Zeit in der Raumstation und führen Experimente durch, dann steigen sie in eine Mondlandefähre und landen nahe des Südpols des Mondes. Dort erforschen sie die Wassereisvorkommen und führen Experimente durch. Nach einigen Tagen starten sie wieder, kehren zum Lunar Gateway zurück und fliegen von dort aus zurück zur Erde.

2026: Besuch bei Titan

Die NASA startet die komplexeste robotische Mission aller Zeiten: Eine metergroße Drohne wird auf den Saturnmond Titan geschickt, acht Jahre später landet sich in der Shangri-La-Region des Titans. Dort wird sie nach ausgetrockneten Tümpeln und komplexen organischen Molekülen suchen, aber auch die riesigen flüssigen Seen aus Methan aus dem Saturnmond sollen erforscht werden.

Anschließend ist ein Weiterflug in den Selk-Krater geplant, hier vermutet man noch heute Flüssigkeit und womöglich auch biologische Aktivität. Wohin es danach geht, ist derzeit noch unsicher.

2028: Erste Mondbasis

Die bemannte Eroberung des Weltraums schreitet in großen Schritten voran, nachdem das Lunar Gateway in den vorherigen Jahren stark ausgebaut wurde und jetzt über ein größeres Wohnmodul und einen Roboterarm verfügt, transportieren Landefähren nun das erste Wohnmodul auf die Oberfläche des Mondes.

Es soll nahe des lunaren Südpols abgesetzt werden, womöglich im sogenannten Shackleton-Krater, dort sind sowohl Stellen vorhanden, die permanent im Schatten liegen, als auch welche, die permanentem Sonnenlicht ausgesetzt sind – ein anderer möglicher Standort wäre eine Lavahöhle.

Mit der Zeit sollen immer mehr Habitate hinzukommen, Solarzellen sollen auf den permanent im Sonnenlicht liegenden Berggipfeln installiert werden, irgendwann könnten auch die Familien der Wissenschaftler folgen. Später könnten hundert Menschen oder mehr dort leben, sie könnten auf dem Mond geboren werden, sich fortpflanzen und sterben. Das liegt aber noch in Ferne.

2029: Asteroid Apophis nähert sich der Erde

Ein Asteroid namens (99942) Apophis nähert sich der Erde extrem nahe an, näher als der Mond und sogar näher als die Umlaufbahn der meisten Kommunikationssatelliten – diese sind eventuell sogar gefährdet. Der Asteroid hat immerhin eine Größe von 325 Metern, weshalb er 2029 mit bloßem Auge am Nachthimmel zu sehen sein wird.

Die NASA überlegt, diese Chance zu nutzen und eine Raumsonde zu (99942) Apophis zu schicken, während dieser uns so extrem nahe kommt. Russland zieht in Erwägung, eine Asteroidenabwehr-Mission an (99942) Apophis zu testen. Treffen wird der Asteroid die Erde 2029 nicht, doch je nach dem, wie die Begegnung mit der Erde die Bahn des Asteroiden verändert, könnte dies 2036 der Fall sein.

Sollte es zu einem Einschlag im Jahr 2036 kommen, hätte das verheerende Folgen, würde aber nicht für eine globale Katastrophe ausreichen. Dennoch müsste man schon 250 Kilometer vom Einschlagsort entfernt sein, um mit großer Wahrscheinlichkeit zu überleben, bei einem Einschlag in Wasser wären 100 Meter große Tsunamis die Folge. Ob dies passiert, wird man jedoch erst nach der Passage im Jahr 2029 sehen.

2048: Mars nähert sich der Erde

2048 kommt dann die nächste Annäherung eines Himmelskörpers an die Erde, allerdings deutlich weiter entfernt und zu einem erfreulicheren Anlass. Der Mars wird 2048 in einer sehr günstigen Position zur Erde stehen – perfekt für einen ersten bemannten Marsflug. Eine ähnliche Konstellation ist 2033 gegeben, hier ist es jedoch unsicher, ob wir es bis dahin schaffen.

Spätestens 2048 wird also ein Raumschiff am Lunar Gateway zusammengebaut werden, Menschen werden zur Raumstation fliegen und dort in das große Raumschiff, vermutlich ausgestattet mit einem neuartigen Ionenantrieb, steigen.

Nach einem mehrmonatigen Flug mit Vorbeiflug an der Venus kommen die Astronauten beim Mars an und landen auf seiner Oberfläche. Dort werden sie eine Basis gründen und viele Monate dort leben, bevor die Stellung für einen Rückflug günstig ist – von nun an sind wir eine interplanetare Spezies.

2061: Der Halleysche Komet kehrt zurück

Der Halleysche Komet passierte die Erde zuletzt 1986, dabei wurde er sehr lichtstark und war gut mit bloßem Auge sichtbar – damals war die Welt noch eine ganz andere. Danach entfernte er sich wieder und flog in die Tiefen des Sonnensystems bis zur Bahn des äußersten Planeten Neptun.

Doch 2061, ungefähr ein Menschenleben nach seiner letzten Passage, kehrt er zurück – wer weiß, wie unsere Welt dann aussieht? Klar ist jedoch, dass es spektakulär wird, der Komet wird so hell, dass er selbst am Tag und heller als jeder Stern und jeder Planet zu sehen sein ist. Die Menschen blicken fasziniert zum Himmel.

Das war nicht immer so, als der Komet uns 1910 passierte, löste er eine Massenpanik aus, da kurz zuvor Blausäure in seinem Schweif nachgewiesen wurde. Man vermutete einen tödlichen Regen, der die Menschen erstickt. Es gab noch viel skurrilere Meldungen, der Komet sollte gigantische Gezeiten auflösen oder die Erde gar mit sich reißen.

Die Panik führte dazu, dass Postkarten von Weltuntergang gedruckt wurden, die Selbstmordrate stieg weit an, Menschen haben andere Menschen dem Kometen geopfert. Die Menschen sollten ihre Häuser abdichten und zuhause bleiben, Gläubige stürmten in die Kirchen, einige Menschen wollten den Weltuntergang aber auch genießen, Cafes in den Städten blieben die ganze Nacht auf.

So wird es 2061 nicht werden, denn heute wissen wir, dass der Halleysche Komet vollkommen ungefährlich, aber höchst faszinierend ist. Vielleicht haben wir 2061 schon ganz andere Möglichkeiten, ihn zu erforschen.

2069: Flug zu Proxima Centauri

2069 feiern wir das 100-jährige Jubiläum der ersten bemannten Mondlandung, doch es könnte noch etwas anderes zu feiern geben. Die NASA möchte an diesem besonderen Jubiläum die erste Mission zu einem anderen Stern starten, nämlich zu Alpha Centauri, einem System aus drei Sternen. Eine kleine Raumsonde mit einem Sonnensegel als Antrieb könnte 2069 starten.

Sie wird in den Erdorbit gebracht und entfaltet sich dort. Dann zielen leistungsstarke Laser auf das Segel – der Druck der Photonen beschleunigt es in wenigen Minuten auf zehn Prozent der Lichtgeschwindigkeit – das ist wirklich unglaublich schnell: In 12,8 Sekunden ist die Distanz zwischen Erde und Mond zurückgelegt.

2070: Kiribati versinkt im Meer

Die Klimakatastrophe schreitet auf der Erde inzwischen gnadenlos voran, viele Millionen Menschen sterben an Stürmen, Überhitzung und Hungersnöten. Unterdessen steigt der Meeresspiegel vermutlich um etwa einen Meter, zahlreiche Gebiete auf allen Kontinenten werden zerstört, auch in Deutschland.

Besonders hart trifft es den kleinen Inselstaat Kiribati, seit 2050 ist der Großteil des Landes unbewohnbar, die 116.000 Einwohner wurden zu Klimaflüchtlingen. Nun, 2070, versinkt auch die letzte Insel des Landes im Meer. Kiribati ist endgültig von der Landkarte getilgt und stellt ein ewiges Zeugnis menschlichen Versagens dar.

2081: Totale Sonnenfinsternis in Mitteleuropa

2081 verdunkelt sich der Himmel über Deutschland, Mitteleuropa erlebt seine erste totale Sonnenfinsternis seit 1999. Auch in Teilen Deutschlands, etwa in Freiburg, ist es eine totale Sonnenfinsternis, in anderen Teilen Deutschlands lediglich eine partielle Sonnenfinsternis.

Bereits 2075 gab es eine ringförmige Sonnenfinsternis, hier waren noch die Ränder der Sonne zu sehen, schon 2083 und 2093 wird es weitere ringförmige Sonnenfinsternisse über Deutschland geben.

2102: Polarstern erreicht Himmelsnordpol

2102 gibt es ein weiteres astronomisches Ereignis, zwar nicht so spektakulär wie eine Sonnenfinsternis, aber um so seltener: Unser Polarstern, α Ursae Minoris zeigt dann am genauesten Richtung Norden, die Erdachse ist nun wirklich fast genau auf ihn gerichtet.

Aufgrund der sogenannten Präzession, einem Taumeln der Erdachse in einem 26.000-Jahre-Zyklus, wird er sich anschließend wieder entfernen – korrekter gesagt entfernt sich die Erdachse wieder vom Polarstern.

2113: Erste Bilder von Alpha Centauri

Die ersten Bilder der 2069 gestarteten Raumsonde erreichen die Erde. Bereits vier Jahre zuvor traf die Raumsonde bei Proxima Centauri, dem kleinsten Stern des Systems, ein und machte Fotos des Sterns und seines Exoplaneten Proxima Centauri b, eines Planeten, auf dem es womöglich Leben gibt. Aufgrund der enormen Entfernung benötigen die Signale aber über vier Jahre bis zur Erde.

Bereits vorher haben Weltraumteleskope den Planeten untersucht, die Raumsonde sucht dann direkt nach außerirdischem Leben und katalogisiert seine Erscheinungsformen. Sollte es kein Leben geben, wäre der Planet theoretisch reif für menschliche Besiedlung. In diesem Fall untersucht die Raumsonde die Umweltbedingungen exakt und erstellt eine Landkarte, zudem wird nach weiteren Planeten gesucht.

In ferner Zukunft könnten dann vielleicht Menschen in einem Generationenraumschiff nachrücken und mit der Kolonisierung der Galaxis beginnen. Dafür sollte der Planet aber unbewohnt sein, ansonsten wäre ein biologischer Konflikt mit den einheimischen Spezies das Mindeste.

2117: Nächster Venustransit

Die Venus zieht von der Erde aus gesehen vor der Sonne vorbei – eine Art Mini-Sonnenfinsternis. Die Venus hat nur 1/30 des scheinbaren Durchmessers der Sonne von der Erde aus, doch es reicht, um mit bloßem Auge einfach sichtbar zu sein.

Natürlich sollte man nicht direkt in die Sonnenscheibe schauen, dann könnte man erblinden. Stattdessen gibt es spezielle Brillen für die Beobachtung der Sonne und sogar professionelle Sonnenteleskope in vielen Sternwarten, mit denen man die Sonne im Detail beobachten kann.

Einen Merkurtransit können wir jedoch schon deutlich früher erleben, nämlich 2032 – hier benötigt man allerdings ein spezielles Teleskop zur Beobachtung, denn der Merkur erscheint nur mit 1/175 des scheinbaren Durchmessers der Sonne.

2500: Voyager 1 erreicht Oortsche Wolke

Die interstellare Raumsonde Voyager 1 erreicht in etwa 500 Jahren die äußerste Grenze des Sonnensystems, die sogenannte Oortsche Wolke, eine kugelförmige Ansammlung von Kometen in einer Entfernung von mehreren Tausend Astronomischen Einheiten von der Sonne. Diese wird Voyager 1 nun mehrere zehntausend Jahre durchfliegen, bevor sie unser Sonnensystem endgültig verlässt.

An Bord ist die sogenannte Voyager Golden Record, eine Botschaft an potentielle intelligente Außerirdische entlang der Flugbahn der Voyager-Sonde. Sie wird mit ihr zu fremden Sternen fliegen und noch sehr lange um das Galaktische Zentrum kreisen.

In 12.000 Jahren: Neuer Polarstern

Durch die Präzession verändert sich der Sternhimmel weiter und wir bekommen einen neuen Polarstern, denselben wie bereits vor 14.000 Jahren. Es geht um die Wega, einen bläulich-weißen und am Himmel sehr hellen Stern, der dann fast genau am Himmelsnordpol steht.

Die Wega ist deutlich heller als unser aktueller Polarstern, er wird sich somit noch besser zur Navigation und zur Angabe des Nordens eignen. Aber auch das wird natürlich nicht ewig sein.

In 33.000 Jahren: Ross 248 wird nächster Stern

Unsere kosmische Nachbarschaft verändert sich grundlegend, wir bekommen einen neuen sonnennächsten Stern, einen Roten Zwergstern namens Ross 248. Er nähert sich weiter an und hat in 36.000 Jahren eine Entfernung von nur noch drei Lichtjahren zur Sonne. Da er aber sehr leuchtschwach und klein ist, sieht man ihn dennoch nicht mit bloßem Auge.

Allerdings bewegt sich Ross 248 sehr schnell, schon 9.000 Jahre nachdem er zum sonnennächsten Stern wurde, verliert er diesen Titel bereits wieder.

In 40.000 Jahren: Voyager 2 erreicht Ross 248

Während Ross 248 sich uns annähert, erreicht die interstellare Raumsonde Voyager 2 eben diesen Stern. Daten sendet sie nun jedoch schon lange nicht mehr, sie ist lediglich ein stiller Botschafter der Menschheit in einem anderen Sternsystem.

Doch selbst, wenn es dort Wesen gibt, die in der Lage wären, unsere Botschaft zu empfangen, würden sie wohl nichts von Voyager 2 bemerken. Man kann sich das nicht so vorstellen, dass die Raumsonde direkt an Ross 248 vorbeifliegt, sie passiert ihn in einer Entfernung von 1,7 Lichtjahren und ist selbst nur einige Meter groß.

In dieser Entfernung könnten nicht nur Alien-Raumschiffe, sondern Planeten größer als die Erde die Sonne passieren, ohne dass wir auch nur den Hauch einer Ahnung hätten. Potentielle Aliens, welche die Sonde finden, müssten also deutlich weiter entwickelt sein als wir.

In 100.000 Jahren: Der Große Wagen löst sich auf

In 100.000 Jahren sieht der Sternhimmel ganz anders aus, die gewohnten Sternbilder erkennen wir nicht mehr wieder. Der besonders markante Große Wagen etwa löst sich langsam aufgrund der Eigenbewegung der Sterne auf, dafür entstehen neue Sternbilder und Konstellationen.

Manche Sterne haben eine gemeinsame Bewegungsrichtung, einige bewegen sich schneller, eine weniger, manche gar in entgegengesetzte Richtungen. Im Großen Wagen wird vor allem der Stern Alkaid seine Position stark verändern – um die Veränderung während eines menschlichen Lebens zu bemerken, ist er jedoch immer noch viel zu langsam.

In 550 Millionen Jahren: Letzte totale Sonnenfinsternis

Aufgrund der Gezeitenkräfte zwischen Mond und Erde entsteht eine Reibung, der Mond verliert folglich Bahnenergie und entfernt sich immer weiter von der Erde. Vor einigen Milliarden Jahren war der Mond etwa noch viel größer und heller am Nachthimmel, er hat gigantische Gezeiten verursacht.

In etwa 550 Millionen Jahren hat sich der Mond so weit von der Erde entfernt, dass er am Nachthimmel etwas kleiner erscheint. Das führt dazu, dass er die Sonne nicht mehr vollständig bedecken kann, es gibt folglich keine totalen Sonnenfinsternisse mehr.

Stattdessen gibt es nun nur noch partielle und ringförmige Sonnenfinternisse, ringförmige können wir schon heute beobachten, wenn sich der Mond während der Finsternis auf dem etwas weiter von der Erde entfernten Bereich seiner Bahn befindet.

In 1,5 Milliarden Jahren: Starke Erderwärmung

Die Erde hat sich durch menschlichen Einfluss bereits stark erwärmt, doch nun spielt auch die Sonne eine Rolle. In ihrem Innern ist immer weniger Wasserstoff vorhanden, daher nimmt der nach außen gerichtete Strahlungsdruck stetig ab und die Gravitation, die unsere Sonne nach zusammendrückt, übernimmt die Überhand.

Daher wird der Kern unserer Sonne komprimiert, Druck und Temperatur steigen und das führt tatsächlich dazu, dass unsere Sonne, obwohl es weniger Kraftstoff gibt, nun mehr Energie abstrahlt. Die Erde erwärmt sich jetzt also drastisch.

In 1,75 Milliarden Jahren: Ende des irdischen Lebens

Die Zeit des Lebens auf der Erde neigt sich dem Ende zu, die Sonne strahlt nun um zehn Prozent heller, als sie es in unserer Zeit tat. Die letzten Lebewesen, die jetzt auf der Erde leben, genießen also einen ganz anderen Blick zum Himmel: Die Sonne blendet sie viel stärker. Doch das Ende des Universums liegt noch in weiter Ferne.

Langsam beginnen die Ozeane zu kochen und fast alle Lebewesen, die sie einst bevölkerten, sterben aus. Das verdunstende Wasser steigt in die Atmosphäre auf und bildet einen dicken Wolkenschleier, die Erde ist nun aus dem All gänzlich verhüllt. Dieser Schleier lässt Wärme hinein, aber nicht wieder heraus.

Noch mehr Wärme führt aber natürlich dazu, dass die Ozeane noch schneller verdampfen, was zu noch mehr Wärme führt, etc. Dadurch verliert die Erde in kurzer Zeit ihr gesamtes flüssiges Wasser und verwandelt sich in eine Gluthölle wie die Venus. Spätestens jetzt müssen wir die Erde für immer verlassen.

In 5 Milliarden Jahre: Sonne wird zum Roten Riesen

Unsere Sonne verändert sich drastisch. Der Wasserstoff im Kern ist nun komplett aufgebraucht, daher wird nun der Wasserstoff in den äußeren Regionen zu Helium fusioniert, im Kern hingegen das Helium zu Kohlenstoff. Es stellt sich also ein Schalenbrennen ein, im Kern befindet sich Kohlenstoff, in der Hülle Helium und ganz außen die letzten Reste Wasserstoff.

Da nun viel mehr Wärme erzeugt wird, dehnt die Sonne sich stark aus, auf das 166-fache ihres ursprüngliches Radius, der Merkur und die Venus werden dabei verschluckt. Da nun aber auch die Oberfläche viel größer ist und sich die Wärme verteilt, kühlt die Sonne insgesamt ab, weshalb sie nun rötlich leuchtet: Man spricht von einem sogenannten Roten Riesen.

In 3-6 Millionen Jahren: Kollision mit der Andromedagalaxie und Heliumschalen-Brennen

Unsere Heimat im Kosmos ist nicht mehr wieder zu erkennen, die Erde ist längst nur noch ein flüssiger Lava-Ozean. Unsere Heimatgalaxie, die Milchstraße kollidiert nun mit der anderen großen Galaxie in unserer Ecke des Universums, der Andromedagalaxie.

Der Schleier der Milchstraße am Himmel wird zerstört, langsam verschmelzen die Galaxien zu einer großen Supergalaxie, die so hell am Himmel strahlt, dass sie die Nacht zum Tag macht. Dass tatsächlich zwei Sterne miteinander kollidieren ist jedoch unwahrscheinlich, denn zum Großteil bestehen Galaxien einfach aus leerem Raum.

Unsere gesamte kosmische Heimat ordnet sich nun neu an, sie wird sozusagen zentralistisch, denn die neu entstandene Supergalaxie Milkomeda enthält nun fast die gesamte Masse der sogenannten Lokalen Gruppe, also des Galaxienhaufens, in der wir uns befinden. Alle kleineren Galaxien ordnen sich um uns an. Es ist nicht das Ende des Universums, aber zumindest das unserer Milchstraße.

Nach der Verschmelzung mit Andromeda durchlebt unser Sonnensystem sein letztes Entwicklungsstadium, das Helium im Sonnenkern ist versiegt, selbst in der Hülle kann nun Helium fusioniert werden. Das geschieht zunächst in Form von schlagartigen Helium-Blitzen, später aber kontinuierlicher.

In 6,5 Milliarden Jahren: Sonne wird zum weißen Zwerg

Dieser Zustand ist extrem instabil, die Dichte der Sonne ist natürlich viel geringer als heute und daher verliert die Sonne große Teile ihrer Masse, indem sie die Hüllen nach außen stößt. Dadurch werden auch die Umlaufbahnen der Planeten weiter, die Erde rückt nach außen und entkommt somit wahrscheinlich knapp der vollständigen Zerstörung.

Innerhalb kurzer Zeit stößt die Sonne den Großteil ihrer Hüllen weg, übrig bleibt nur der extrem dichte Kern aus Kohlenstoff und Helium, ein sogenannter weißer Zwerg, der nun weiß-bläulich strahlt und nur wenig größer als die Erde ist. Diese wiederum friert nun ein, die Sonne ist jetzt so klein, dass sie nicht größer als irgendein anderer Stern am irdischen Himmel erscheint.

Um die Sonne herum bilden ihre Hüllen einen leicht leuchtenden planetarischen Nebel, der nach einigen hunderttausend oder Millionen Jahren verschwindet. Die Sonne ist tot, die Fusionsprozesse in ihrem Innern sind zum Erliegen gekommen und ihre nukleare Energiequelle ist versiegt.

Die verbliebenen Planeten kreisen nun um einen immer kühler und dunkler werdenden Stern. Aber das Ende der Sonne ist nicht das Ende des Universums, das Ende des Universums kommt erst viel viel später.

In 100 Milliarden Jahren: Kollaps der Lokalen Gruppe

Kosmische Anarchie bricht aus: Unsere Lokale Gruppe bricht gänzlich zusammen, alle 54 Galaxien vereinen sich zu einer einzigen Supergalaxie, im ganzen Universum ereignet sich dieser Prozess gleichzeitig, gigantische Megagalaxien ziehen nun durch den Kosmos.

Das Universum ist nicht mehr wiederzuerkennen, keine der einstigen Strukturen existiert nun noch und gäbe es die Erde nun noch, dann wäre der Nachthimmel ein einziger heller Fleck. Das kommt dem Ende des Universums wie wir es uns vorstellen schon sehr nahe, doch das täuscht.

In 150 Milliarden Jahren: Intergalaktischer Transport wird unmöglich

Eine rätselhafte Kraft namens Dunkle Energie lässt das Universum immer weiter expandieren, die riesigen neu entstandenen Galaxien treiben immer schneller voneinander weg. Unser Universum ändert nun seinen Aufbau, es wird in einzelne Inseln von Objekten aufgeteilt, die quasi eigene Universen sind, da es unmöglich ist, dass sie sich beeinflussen. Es ist das Ende des Universums als zusammenhängendes Ganzes.

Die Galaxien entfernen sich jetzt so schnell voneinander, dass selbst das Licht nicht hinterher käme. Da sich nichts schneller als das Licht bewegen kann, ist es also unmöglich, dass irgendwas von der einen Galaxie in die andere kommt, jede Galaxie stellt eine für sich abgeschlossene Welt dar.

Würde man aufbrechen und versuchen, in eine andere Galaxie zu kommen, würde man ins nichts fliegen, es ist so, als würde man mit einem Fahrrad einem Bus hinterherfahren – man kommt nie und liegen hinter unserem kosmischen Horizont. Das führt zu verrückten Phänomenen.

Ein Beobachter kann die weit entfernten Galaxien nämlich noch sehen, aber natürlich nicht das, was dort momentan vorgeht, denn das wäre bereits eine Beeinflussung. Die Ereignisse erscheinen uns nun immer langsamer, die Zeit steht dort quasi still – wir sehen die Galaxie also niemals wirklich verschwinden.

In 2 Billionen Jahren: Andere Galaxien werden unsichtbar

Aber auch die Wellenlängen werden in einem sich ausdehnenden Universum natürlich immer länger. In zwei Billionen Jahren wird selbst die kürzeste Strahlung, Gammastrahlung, so langgestreckt sein, dass eine Welle länger ist als das beobachtbare Universum, also der Bereich des Kosmos, der uns zu dieser Zeit noch zugänglich ist.

Dann werden die Galaxien, die wir am Nachthimmel verewigt sehen, unsichtbar werden und zwar auf immer und unumkehrbar. Zivilisationen, die zu dieser Zeit geboren werden, können also gar nichts davon wissen, dass es ein Universum jenseits ihrer Galaxie gibt. Unser Universum verändert sich, doch das Ende des Universums liegt noch in weiter Ferne.

In 100 Billionen Jahren: Ära der Degeneration bricht an

Langsam aber sicher wird unser Kosmos dunkel, das Ende des Universums, wie wir es kennen rückt näher. In 100 Billionen Jahren werden alle Materiewolken aufgebraucht sein, aus der neue Sterne entstehen können, die Bildung von Sternen endet also und mit ihr die sogenannte sternenreiche Ära, in der wir uns derzeit befinden.

Mit dem Ende der Sternenentstehung bricht die sogenannte Ära der Degeneration an, unser Universum verkümmert, denn nun brennen die verbleibenden Sterne aus, aber es entstehen keine neuen mehr. Die Anzahl der Sterne sinkt von nun an rapide – das Ende des Universums, das von Sternen und Planeten dominiert ist.

In 110 Billionen Jahren: Die letzten Sterne brennen aus

In etwa 110 Billionen brennt der letzte Stern aus, es ist ein Roter Zwergstern, denn diese Sterne sind die langlebigsten, was daran liegt, dass sie fast vollständig konvektiv sind und Plasmaströme den Brennstoff sehr gleichmäßig verteilen.

Diese Roten Zwerge werden langsam bläulicher und dann schließlich zu weißen Zwergen ähnlich wie die Sonne. Weiße Zwerge sind nun die vorherrschenden Objekte im Kosmos, denn über 95% der Sterne werden nach ihrem Erlöschen zu weißen Zwergen, massereichere Sterne sind schon lange zu Neutronensternen oder Schwarzen Löchern geworden.

Lediglich ab und zu werden noch einmal Sterne zünden, nämlich wenn zwei Braune Zwerge, eine Übergangsstufe zwischen Stern und Planet, kollidieren und zusammen genug Masse für einen echten Stern haben. Für einige Billionen Jahre generieren Sterne dann wieder Energie, vielleicht entsteht ein letztes Mal neues Leben. Intelligente Zivilisationen werden dann ein sterbendes Universum vorfinden und das Ende des Universums nicht verhindern können.

Aber aufgrund der geringeren Temperatur des Universums wird auch Informationsverarbeitung einfacher und effizienter sein, man wird zu diesem Zeitpunkt also viel bessere Computer bauen können.

Daher gibt es sogar eine Überlegung, dass eine Zivilisation sich in einen Schlaf versetzt und wartet, bis das Ende des Universums näher rückt und es abgekühlt ist – erst dann käme ihre Blütezeit. Womöglich haben wir deshalb noch keine Aliens entdeckt.

In 1 Billiarde Jahren: Entstehung Schwarzer Zwerge

Sterne wie unsere Sonne sie einst war sind nun bereits extrem stark abgekühlt und so gut wie unsichtbar. Nun könnte eine neue Sternenklasse entstehen, sogenannte Schwarze Zwerge, die praktisch unsichtbar und nur noch dunkle Materiekugeln so groß wie die Erde sind. Das ist das finale Schicksal unserer Sonne.

Wann genau es so weit ist, kann man aktuell aber noch nicht sagen, das ist von zahlreichen noch unbekannten physikalischen Fragen abhängig. Heute gibt es nach gängiger Meinung noch keine Schwarze Zwerge.

In 1040 Jahren: Dynamische Entspannung, Sternenreste zerfallen, Ära der Schwarzen Löcher bricht an

Die Zeit, die wir jetzt schreiben lässt sich kaum noch ausdrücken, wir sind nun etwa zehn Sextilliarden Jahre in der Zukunft, das sind 10.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 oder eben 1040 Jahre, der Exponent, also die Hochzahl, entspricht der Anzahl der Nullen hinter der eins.

Zu dieser Zeit tritt ein Phänomen namens Dynamische Entspannung auf, das geschieht durch die Begegnung von Sternen innerhalb einer Galaxie. Dabei verlieren schwere Objekte an Bahnenergie, leichte Objekte gewinnen, wodurch sie die Verteilung der Geschwindigkeit einem bestimmten Muster annähert, der sogenannten Maxwell-Boltzmann-Verteilung.

Die Dynamische Entspannung lässt die Galaxien zerfallen, bis zu 99% der Masse einer Galaxie gewinnt so viel Energie, dass sie die Galaxie verlassen kann und in die Tiefen des Alls schwirrt – die Galaxien fliegen also auseinander und lösen sich auf.

Der Rest verliert Energie und stürzt in das riesige Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie, das dann zu einem sogenannten Quasar, also einem aktiven Galaxienkern wird. Doch selbst die Objekte, die nun alleine durch den Kosmos schwirren, werden vermutlich sterben.

Man vermutet, dass die Protonen, also die grundlegenden Bausteine unserer Welt, ein Verfallsdatum haben – das ist jedoch Gegenstand aktueller Forschungen, von denen das Ende des Universums abhängig ist.

Sollte das Proton tatsächlich zerfallen, dann sind in etwa 1040 Jahren die meisten Schwarzen Zwerge und Neutronensterne zerfallen – die Sonne und die Erde gibt es jetzt endgültig nicht mehr, unser Universum ist dunkel, die Ära der Degeneration, die mit dem Ende der Bildung von Sternen begann, ist nun beendet.

Wann genau das passiert, ist davon abhängig, wie schnell und auch wie das Proton (und auch das Neutron, von dem eine ähnliche Halbwertszeit vermutet wird) zerfällt. Natürlich ist das Ende des Universums auch von der Halbwertszeit abhängig.

Wenn die letzten Sternenreste zerfallen sind, werden Schwarze Löcher die letzten großen Objekte im Universum sein, sie ziehen alleine und einsam durch den Kosmos und sind so weit voneinander entfernt, dass nichts mehr die enormen Distanzen zwischen ihnen beschreiben kann und die Dunkle Energie treibt sie auch immer schneller auseinander – das Ende des Universums liegt auf der Hand.

In 1065 Jahren: Materie ordnet sich neu an

In etwa 1065 Jahren, also in der Ära der Schwarzen Löcher, passiert etwas Sonderbares. Die verbleibende Materie wird fähig sein, sich neu anzuordnen, starre und feste Körper verhalten sich also wie Flüssigkeiten. Dieses Phänomen hat seine Ursache im sogenannten Tunneleffekt, einem quantenmechanischen Prinzip – auch das ist aber noch nicht sicher und das genaue Ende des Universums ist auch davon abhängig.

In 1085 Jahren: Stabiles Positronium

Doch es wird noch seltsamer, einige Modelle sagen die Entstehung von einer exotischen Form von Atomen, sogenanntem Positronium voraus. Ein Positronium besteht aus einem Elektron und dem Antimaterie-Teilchen des Elektrons, einem Positron.  

Heute sind Positronen instabil und zerfallen schnell wieder, zudem sind sie klein wie Atome. In 1085 Jahren jedoch entsteht vermutlich stabiles Positronium, es ist jedoch nicht mikroskopisch klein, sondern viele Milliarden Lichtjahre groß, das ist größer als das heutige bewohnbare Universum!

In 10100 Jahren: Schwarze Löcher verdampfen, Dunkle Ära beginnt

Wir sind nun ein Googol, also 10100 Jahre in der Zukunft und jetzt sprechen wir wirklich von hochspekulativen Dingen, denn rund um die Schwarzen Löcher ist noch vieles unbekannt. Man vermutet allerdings, dass die Schwarzen Löcher ebenfalls zerfallen, und zwar durch ein Phänomen namens Hawking-Strahlung.

Warum Schwarze Löcher wirklich zerfallen, ist sehr kompliziert und kann nicht anschaulich, sondern nur mathematisch ausgedrückt werden, man kann es sich lediglich stark vereinfachen und das ist auch wichtig, denn das Zerfallen Schwarzer Löcher ist der entscheidende Punkt beim Ende des Universums, dadurch zerfallen irgendwann alle große Strukturen und Raum und Zeit verlieren ihre Bedeutung.

Das Vakuum ist nicht leer, es hat eine bestimme Energie, die steckt in einem immer und überall präsenten Feld. Ständig tauchen Paare aus Teilchen uns Antiteilchen auf, die sich dann natürlich direkt danach wieder zerstören. Auf sehr kleinen Skalen gilt der Energieerhaltungssatz also nicht. Das ist ganz entscheidend für das Ende des Universums.

Bildet sich nämlich nun ein solches Paar genau am Ereignishorizont eines Schwarzen Loches, so werden die Partner voneinander getrennt, ein Part trägt die negative Energie, einer die positive. Von außen gesehen strahlt das Schwarze Loch jetzt also Masse ab, nämlich die positiven Teilchen und durch die Aufnahme der negativen Teilchen verliert es sowieso Masse.

Wie lange so ein Schwarzes Loch existiert, bevor es zerstrahlt ist, kann man hingegen überraschend einfach berechnen, nämlich durch folgende Formel:

Die Lebensdauer berechnet sich also durch den Quotienten aus der Dritten Potenz der Masse des Schwarzen Loches und dem Dreifachen einer bestimmen Konstante. Wer gerne selbst nachrechnen möchte, die Konstante hat folgenden Wert:

Wie wir sehen, spielt die Masse hier eine große Rolle, sie steht über dem Bruchstrich, je größer sie also ist, desto länger ist die Lebensdauer, da es die dritte Potenz ist, steigt die Lebensdauer mit der Masse sogar stark. Rechnet man mal nach, dann sieht man, dass die massereichsten Schwarzen Löcher in ungefähr 10100 Jahren zerfallen.

Wenn das letzte Schwarze Loch zerstrahlt, wird im Universum das letzte Mal Licht abgegeben – danach herrscht ewige Dunkelheit. Doch das Ende des Universums ist noch lange nicht erreicht.

In 10141 Jahren: Positronium zerfällt zu Gammastrahlung

Positronium, die exotischen riesigen Atome, könnten nach ungefähr 10141 Jahren wieder zerfallen und zu kurzwelliger Gammastrahlung werden. Hin und wieder treffen sich jedoch die weit auseinander liegenden Elektronen und Positronen und bilden erneut Positronium – bis zum Ende des Universums.

101.500 Jahren: Entstehung von Eisensternen

Die verbliebenen Körper zerfallen nun zu Eisen, leichte Elemente werden nämlich zu Eisen-56. Aber auch schwerere Atome werden durch andere Prozesse zu Eisen zerfallen, folglich bleiben Kugeln aus Eisen zurück, zu dieser Zeit die einzigen Objekte im Universum – so könnte man sich durchaus das Ende des Universums vorstellen. Doch es geht weiter.

In 10^10^26 Jahren: Eisensterne kollabieren zu Schwarzen Löchern

Nun brauchen wir eine neue Schreibweise, denn die Hochzahlen selbst sind nun Potenzen, wir sprechen jetzt von einer eins mit 1026 Nullen, die Zahl ließe sich also selbst gar nicht darstellen, würde man sie auf DIN A4-Seiten scheiben und diese dann aufeinanderstapeln, dann würde der Stapel bis zum 1.000 Lichtjahre entfernten Stern Rigel reichen.

Zu diesem Zeitpunkt entstehen vermutlich noch einmal Schwarze Löcher, und zwar aus den zuvor entstandenen Eisensternen, diese beginnen dann wieder zu zerstrahlen – dies zögert das Ende des Universums hinaus.

In 10^10^76 Jahren: Eisensterne kollabieren zu Neutronensternen

Würde man versuchen, die Zahl 10^10^76 auf besagte DIN A4-Blättern zu notieren, wäre das beobachtbare Universum viel zu klein für den Stapel. Zu dieser Zeit zerfallen weitere Eisensterne zu Neutronensterne, doch auch diese werden dann wieder zerfallen. Und danach wird es nichts mehr geben – das Ende des Universums.

Das Ende des Universums

Am Ende gibt es keine Strukturen mehr im Universum, es ist jetzt so groß, dass selbst die einzelnen Elementarteilchen viel weiter voneinander entfernt sind als heute die Sterne. Irgendwann ist die perfekte gleichmäßige Verteilung erreicht, dann kann nichts Neues mehr passieren, das Universum stirbt den Wärmetod, die Temperatur nähert sich überall dem absoluten Nullpunkt.

Die Elementarteilchen entfernen sich immer weiter voneinander, die Wörter “Raum” und “Zeit” verlieren ihre Bedeutung. Das ist das Ende des Universums, in diesem Zustand verbleibt das Universum. Für immer. Vielleicht. Vielleicht passiert in sehr ferner Zukunft auch noch mal etwas und das Ende des Universums wird etwas spektakulärer.

Nach dem Ende des Universums?

Zwar dehnt sich das Universum weiter aus, doch das ist nicht von Bedeutung, da es fast komplett leer ist, gibt es keinen Raum mehr, der sich mit der Zeit ausdehnt. Doch je nachdem wie viel der Dunklen Energie es gibt, könnte die Expansion des Weltraums auch Überhand nehmen – das würde das Ende des Universums besiegeln.

In diesem Fall expandiert das Universum nicht nur immer schneller, sondern auch die Rate, mit der es das tut, nimmt zu. Dann wird das Ende des Universums irgendwann in Form eines sogenannten Big Rips, auch Endknall genannt, stattfinden. Dabei wird das Universum zerrissen, am Schluss zerbersten selbst die Elementarteilchen, das wäre das Ende des Universums – ein “danach” gibt es nicht mehr.

Vielleicht steckt im Ende des Universums aber auch ein neuer Anfang, denn wie ich bereits gesagt habe, ist unser Vakuum nicht vollkommen leer, sondern enthält noch Energie. Da Systeme aber in der Regel den energieärmsten Zustand anstreben, könnte unser Vakuum zerfallen und in einen niedrigeren Energiezustand übergehen.

Dies würde sich per Zufall durch eine Fluktuation an irgendeinem beliebigen Ort des Universums ereignen, von dort an würde sich eine Blase des neuen Vakuums mit Lichtgeschwindigkeit ausdehnen und alles zerstören. In diesem neuen Universum gelten nun ganz andere Naturgesetze, es wäre das Ende des Universums, in dem wir leben.

Unser Universum wäre demnach nur eine Stufe, der Urknall wäre der Zerfall eines noch energiereicheren Vakuums gewesen und das Ende des Universums der Zerfall in ein energieärmeres Vakuum. Doch wann das Ende des Universums kommt, ist absolut unklar und überhaupt sehen wir, dass uns noch viele Bausteine fehlen, um das Ende des Universums wirklich vorhersagen zu können.

Jede Mutmaßung über das Ende des Universums ist also genau das: Eine Mutmaßung. Wir können sehr glücklich sein, dass wir nun existieren, in dem kurzen Wimpernschlag der Geschichte, in dem Galaxien, Sterne und Leben im Weltraum möglich sind und er sich uns in seiner ganzen Fülle offenbart. Doch irgendwann wird es kommen, das Ende des Universums.

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