Unsere Welt zu verstehen:



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Warum wir Menschen

zu einer kosmologisch besonders interessanten Zeit leben

 
 
Seit 1998 hat man Beweise dafür, dass unser Universum — schon seit etwa 5 Mrd. Jahren — mit zunehmender Geschwindigkeit expandiert in dem Sinne, dass die Abstände zwischen weit auseinander liegenden Galaxien stängig größer werden.
 
Galaxien in der Nähe unseres Beobachtungshorizonts entfernen sich schon heute von uns mit Überlichtgeschwindigkeit.
 
Mit Ausnahme der weniger als 50 Galaxien, die heute nahe Nachbarn der Milchstraße sind, werden sich eines Tages sogar alle Galaxien schneller als das Licht von uns entfernen — bzw. von der Galaxie, zu der sich unsere Milchstraße, der Andromedanebel und ihre nahen Nachbarn dann vereinigt haben werden.
 
Für Bewohner dieser Galaxie wird dann rein gar nichts mehr darauf hindeuten, dass das Weltall insgesamt noch viele andere solcher Welteninseln enthält.
 
 
Galaxien verschwinden dabei nicht auf einen Schlag. Je schneller sie sich aber von uns entfernen, dest mehr das von ihnen kommende Licht uns nach Rot hin verschoben erreichen. Schließlich geht ihr gesamtes sichtbares Licht zunächst in den Infrorotbereich über, dann in den Bereich der Mikrowellen, der Radiowellen usw.
 
Irgendwann wird die Wellenlänge des von ihnen kommenden Lichts größer als der Radius unseres Beobachtungshorizonts, womit sie dann endgültig aus unserer Position heraus nicht mehr beobachtbar sein werden.
 
Man kann errechnen, wie lange das ungefähr dauern wird:

    Galaxien, die unmittelbar außerhalb unser Lokalen Gruppe liegen, haben heute schon etwa 1/5000 der Entfernung erreicht, von der an ihre Flucht­geschwindigkeit relativ zu uns Lichtgeschwindigkeit sein wird. Sie zu erreichen werden sie maximal 150 Mrd. Jahre brauchen — das entspricht in etwa
    dem 10-fachen des aktuellen Alters unseres Universums.
     
    In ungefähr 2 Billionen Jahren wird die Wellenlänge des von ihnen kommenden Lichts aus Sicht der Sterne der heutigen Lokalen Gruppe größer sein als der Radius des beobachtbaren Universums — mit anderen Worten: Sie werden dann aus der Lokalen Gruppe heraus nicht mehr beobachtbar sein.

 
Zwei Billionen Jahre mögen uns als eine sehr lange Zeit erscheinen. In kosmischer Hinsicht aber ist das alles andere als eine Ewigkeit: Die langlebigsten Sterne der sog. Hauptsequenz – ihre Entwicklungsgeschichte gleicht der unserer Sonne – haben eine weit größere Lebenserwartung als unsere Sonne, und viele von ihnen werden auch in 2 Billionen Jahren noch leuchten.
 
 
Sollte es in dieser fernen Zukunft dann Zivilisationen auf Planeten in der Umgebung dieser Sterne geben und vielleicht auch Astronomen mit ebenso mächtigen Teleskopen wie sie uns heute zur Verfügung stehen, werden die fast genau das sehen, was menschliche Beobachter 1915 zu sehen glaubten: eine einzige Galaxie, in der ihr Stern und ihr Planet zuhause sind — umgeben von einem ansonsten leeren Weltraum.
 
Im Gegensatz zu uns, werden sie aber nicht in der Lage sein, zu lernen, wie weit das All sich erstreckt und dass es aus dem Urknall hervorging: Sie werden nicht einmal mehr erkennen können, dass der Raum expandiert.
 
Auch die kosmische Hintergrundstrahlung wird durch jene Astronomen nicht mehr registrierbar sein. Der Grund hierfür:
    In der Milchstraße findet sich zwischen den Sternen heißes, ionisiertes Gas. Es enthält freie Elektronen, verhält sich deswegen wie ein Plasma und ist somit für viele Strahlungsarten undurchlässig. Genauer: Es gibt die sog. Plasmafrequenz Strahlung geringerer Frequenz wird vom Plasma absorbiert.
     
    Anhand der aktuell beobachteten Dichte freier Elektronen können wir die Plasmafrequenz im Inneren unserer Milchstraße abschätzen und erkennen so: Sobald unser Universum etwa 50 Mal älter sein wird als heute, wird die Frequenz der kosmischen Hintergrundstrahlung unter die Plasmafrequenz der dann aus unserer Lokalen Gruppe entstandenen Galaxie gefallen sein.

 
Jede große Ansammlung von Masse — und daher auch unsere Lokale Gruppe — muss irgendwann in sich zusammenstürzen und als Schwarzes Loch enden. Beschrieben wird dieser Vorgang durch die von Schwarzschild entdeckte einfachste Lösung von Einsteins Gleichung der Allgemeinen Relativitätstheorie. Der Zeitrahmen, in dem das zustande kommt, ist allerdings sehr viel größer als der Zeitrahmen, in dem alle übrigen Galaxien aus unserem Beobachtungshorizont hinausgewandert sein werden.
 
Berücksichtigt man ferner, dass jedes noch so große Schwarze Loch irgendwann verdampft sein wird, scheint klar, wie unsere Welt enden wird: Sie wird sich einfach wieder in Vakuumsenergie auflösen: In jenes Meer von Energie, das sie als extrem starke Quantenfluktuation ausgespuckt haben könnte.
 
Note: Es gibt heute nur eine Theorie, welche eine andere Möglichkeit für die Geburt unseres Universums vorschlägt: die Theorie ewiger Inflation. Mir (grtgrt, 2016) erscheint sie weniger wahrscheinlich, da sie sich von der Theorie, unser Universum sei als extrem energiereiches virtuelles Teilchen entstanden, nur in Annahmen unterscheidet, die in keiner Wese nachprüfbar, aber sicher weit unwahrscheinlicher sind.

 
 
Quelle der Fakten: Lawrence M. Krauss: A Universe from Nothing (2012)
 
Siehe auch: Inflation generell


 


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