5 Lebenszyklen des Universums: In welcher Phase leben wir?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 16:01

Jedes Lebewesen auf unserem Planeten wird geboren, reift, wird älter und stirbt schließlich. All diese Gesetze gelten auch außerhalb der Erde – auch Sterne, Sonnensysteme und Galaxien gehen mit der Zeit zugrunde.

Der Unterschied besteht nur in der Zeit - was für Sie und mich nach den Maßstäben des Universums wie eine Ewigkeit erscheint, ist völliger Unsinn. Aber was ist mit dem Universum selbst? Wie Sie wissen, wurde sie vor 13,8 Milliarden Jahren nach dem Urknall geboren, aber was passiert jetzt mit ihr? Was ist der Lebenszyklus des Universums selbst und warum unterscheiden Forscher fünf Stadien seiner Entwicklung?

Fünf Jahrhunderte des Universums

Astronomen glauben, dass fünf Evolutionsstufen eine bequeme Möglichkeit sind, die unglaublich lange Lebensdauer des Universums darzustellen. Stimmen Sie zu, zu einer Zeit, in der wir nur 5% des sichtbaren Universums kennen (die restlichen 95% sind von mysteriöser dunkler Materie eingenommen, deren Existenz noch bewiesen werden muss), ist es ziemlich schwierig, ihre Entwicklung zu beurteilen. Dennoch versuchen Forscher, die Vergangenheit und Gegenwart des Universums zu verstehen, indem sie die Errungenschaften der Wissenschaft und des menschlichen Denkens der letzten zwei Jahrhunderte kombinieren.

Wenn Sie das Glück haben, sich in einer mondlosen Nacht unter klarem Himmel an einem dunklen Ort wiederzufinden, dann erwartet Sie beim Blick nach oben eine grandiose Weltraumlandschaft. Mit einem gewöhnlichen Fernglas können Sie eine überwältigende Skyline von Sternen und Lichtflecken sehen, die sich überlappen. Das Licht dieser Sterne erreicht unseren Planeten, indem es riesige kosmische Entfernungen überwindet und durch die Raumzeit zu unseren Augen gelangt. Dies ist das Universum des kosmologischen Zeitalters, in dem wir leben. Es wird das Sternzeitalter genannt, aber es gibt noch vier andere.

Es gibt viele Möglichkeiten, die Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft des Universums zu betrachten und zu diskutieren, aber eine davon hat die Aufmerksamkeit der Astronomen mehr auf sich gezogen als andere. Das erste Buch über fünf Jahrhunderte des Universums wurde 1999 mit dem Titel "Five Ages of the Universe: Inside the Physics of Eternity" veröffentlicht. (zuletzt aktualisiert im Jahr 2013). Die Autoren des Buches, Fred Adams und Gregory Laughlin, haben jedem der fünf Jahrhunderte einen Titel gegeben:

• Primitive Ära
• Sternenzeit
• Degenerative Ära
• Ära der Schwarzen Löcher
• Dunkle Ära

Es sollte beachtet werden, dass nicht alle Wissenschaftler diese Theorie unterstützen. Nichtsdestotrotz finden viele Astronomen die Fünf-Stufen-Teilung eine nützliche Methode, um eine so ungewöhnlich lange Zeit zu diskutieren.

Primitive Ära

Die Urzeit des Universums begann eine Sekunde nach dem Urknall. Während des ersten, sehr kleinen Zeitraums gab es die Raumzeit und die Gesetze der Physik, wie die Forscher glauben, noch nicht. Dieses seltsame, unverständliche Intervall wird die Planck-Ära genannt, es wird angenommen, dass es 1044 Sekunden dauerte. Es ist auch wichtig zu berücksichtigen, dass viele der Annahmen über die Planck-Ära auf einer Mischung aus allgemeiner Relativitätstheorie und Quantentheorie basieren, die als Theorie der Quantengravitation bezeichnet wird.

In der ersten Sekunde nach dem Urknall begann die Inflation – eine unglaublich schnelle Expansion des Universums. Nach einigen Minuten begann das Plasma abzukühlen und es begannen sich subatomare Partikel zu bilden und zusammenzukleben. 20 Minuten nach dem Urknall – in einem superheißen, thermonuklearen Universum – begannen sich Atome zu bilden. Die Abkühlung ging in rasantem Tempo weiter, bis 75 % Wasserstoff und 25 % Helium im Universum verblieben, ähnlich wie heute auf der Sonne. Ungefähr 380.000 Jahre nach dem Urknall kühlte sich das Universum genug ab, um die ersten stabilen Atome zu bilden und eine kosmische Hintergrund-Mikrowellenstrahlung zu erzeugen, die Astronomen die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung nennen.

Sternenzeit

Sie und ich leben in einer stellaren Ära – zu dieser Zeit nimmt die meiste Materie, die im Universum existiert, die Form von Sternen und Galaxien an. Die ersten Sterne im Universum – wir haben euch kürzlich von ihrer Entdeckung erzählt – waren riesig und endeten ihr Leben in Form von Supernovae, die zur Bildung vieler anderer, kleinerer Sterne führten. Angetrieben von der Schwerkraft näherten sie sich einander und bildeten Galaxien.

Eines der Axiome des Sternenzeitalters lautet, dass je größer der Stern ist, desto schneller verbrennt er seine Energie und stirbt dann, normalerweise in nur ein paar Millionen Jahren. Kleinere Sterne, die langsamer Energie verbrauchen, bleiben länger aktiv. Wissenschaftler sagen voraus, dass beispielsweise unsere Milchstraße in etwa 4 Milliarden Jahren mit der benachbarten Andromeda-Galaxie kollidieren und zu einer neuen verschmelzen wird. Übrigens kann unser Sonnensystem diese Verschmelzung überleben, aber es ist möglich, dass die Sonne viel früher stirbt.

Die Ära der Degeneration

Darauf folgt die Ära der Degeneration (Degeneration), die etwa 1 Trillion Jahre nach dem Urknall beginnen und bis zu 1 Duodezillion danach andauern wird. Während dieser Zeit werden alle heute sichtbaren Überreste von Sternen das Universum dominieren. Tatsächlich ist der Weltraum voller schwacher Lichtquellen: Weiße Zwerge, Braune Zwerge und Neutronensterne. Diese Sterne sind viel kälter und strahlen weniger Licht aus. Somit wird das Universum im Zeitalter der Degeneration des Lichts im sichtbaren Spektrum beraubt.

Während dieser Ära werden kleine Braune Zwerge den größten Teil des verfügbaren Wasserstoffs behalten, und Schwarze Löcher werden wachsen, wachsen und wachsen und sich von den Überresten der Sterne ernähren. Wenn nicht genug Wasserstoff vorhanden ist, wird das Universum mit der Zeit dunkler und kälter. Dann werden die Protonen, die vom Anfang des Universums an existierten, zu sterben beginnen und Materie auflösen. Infolgedessen werden die meisten subatomaren Teilchen, Hawking-Strahlung und Schwarze Löcher im Universum verbleiben.

Hawking-Strahlung ist ein hypothetischer Prozess der Emission verschiedener Elementarteilchen, hauptsächlich Photonen, durch ein Schwarzes Loch; benannt nach dem britischen theoretischen Physiker Stephen Hawking.

Die Ära der Schwarzen Löcher

Für einen beträchtlichen Zeitraum werden Schwarze Löcher das Universum dominieren und die Überreste von Masse und Energie anziehen. Sie werden jedoch irgendwann verdunsten, wenn auch sehr langsam.

Die Autoren des Buches glauben laut Big Think, dass es einen kleinen Lichtblitz geben wird, wenn die Schwarzen Löcher endgültig verdampfen – die einzige verbleibende Energie im Universum. An diesem Punkt wird das Universum fast Geschichte sein und nur noch niederenergetische, sehr schwache subatomare Teilchen und Photonen enthalten.

Dunkle Ära

Schließlich werden Elektronen und Positronen, die durch den Raum driften, miteinander kollidieren und manchmal Proitroniumatome bilden. Diese Strukturen sind instabil, ihre Bestandteile werden jedoch schließlich zerstört. Die weitere Zerstörung anderer niederenergetischer Teilchen wird weitergehen, wenn auch sehr langsam. Aber heute Nacht schauen Sie in den Nachthimmel voller Sterne und machen sich um nichts Sorgen - sie werden für sehr lange Zeit nirgendwo hingehen, und unser Verständnis des Universums und der Zeit kann sich in Zukunft ändern.