Die sechs Epochen der Ewigkeit - wissenschaft.de
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Astronomie+Physik

Die sechs Epochen der Ewigkeit

Das Schicksal des Universums. Astrophysiker sind die Propheten des Kosmos. Sie blicken bereits in eine Zukunft, in der die Sterne erlöschen, die Galaxien verdampfen und die Materie zerfällt. Am Anfang stand der Energieblitz des Urknalls – am Ende wird Finsternis herrschen.

Das Universum wird entweder mit einem großen Knall enden oder aber mit einem langgezogenen Wimmern – das war schon in den zwanziger Jahren klar, als Kosmologen Albert Einsteins Relativitätstheorie auf den Kosmos als Ganzes anwendeten. Die Experten sprechen von einem zeitlich offenen oder einem geschlossenen Universum. Entweder dehnt sich der Weltraum weiter aus bis in alle Ewigkeit, oder er hat genug Masse, um die Expansion zu stoppen und umzukehren. In diesem Fall wird das Universum immer kleiner, heißer und dichter, bis es sich in einem finalen Kollaps selbst verschlingt, mit dem in ungefähr 100 bis 200 Milliarden Jahren zu rechnen wäre.

Das erste Kapitel der kosmischen Historie, die Epoche der Inflation, währte nur einen winzigen Augenblick – unvorstellbare 10 hoch -32 Sekunden. An ihrem Beginn ist unser Universum mit dem Urknall entstanden und hat sich sofort explosionsartig aufgebläht – daher der Name (das lateinische „inflatio“ bedeutet „das Sichaufblasen“). Darauf folgte die Epoche der Strahlung, die ungefähr 300000 Jahre dauerte. Licht und Materie standen damals in enger Wechselwirkung, so heiß und undurchdringlich war die Suppe der Elementarteilchen. In den ersten drei Minuten dieser Ära entstanden die leichten Atomkerne. Als die Temperatur aufgrund der weiteren Ausdehnung des Universums auf 3000 Grad gesunken war, vereinigten sich die Elektronen mit den Atomkernen zu Atomen. Jetzt erst bekam die Strahlung freie Bahn: Der Weltraum wurde durchsichtig. Nun begann die Epoche der Sterne – unsere Epoche. Im Verlauf von vielen Millionen Jahren formten sich Strukturen aus dem einst fast gleichmäßig verteilten Urgas: Sterne, Galaxien sowie Haufen und Superhaufen von Galaxien. Sterne erbrüten über Kernfusionsprozesse in ihrem Inneren schwerere Elemente, explodieren und liefern so den Rohstoff für neue Sterne. Dank der schwereren Elemente konnten auch Planeten entstehen – und auf diesen Planeten schließlich Lebewesen wie wir, die über die Entwicklung des Universums nachdenken.

Laughlin hat berechnet, daß in etwa 10 hoch 14 Jahren – das ist 10000mal mehr als das bisherige Alter des Alls – auch die galaktischen Gas- und Staubwolken aufgebraucht sind, der Rohstoff für die Entstehung neuer Sterne. Sternentstehung und Sternentwicklung kommen ungefähr zur selben Zeit zum Erliegen. Das ist das Ende der Sternen-Ära. Dann gehen im Universum buchstäblich die Lichter aus.

Jetzt beginnt die vierte Ära, die Epoche des Zerfalls. Die kosmischen Strukturen beginnen sich aufzulösen. Die Expansion des Weltraums treibt die supergalaktischen Haufen soweit auseinander, daß hypothetische Astronomen in dieser fernen Zukunft selbst mit den besten Teleskopen schließlich keine anderen Sterneninseln mehr beobachten könnten. Die Himmelskörper zerstreuen sich in der Finsternis.

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Diese kosmischen Schwerkraftfallen beherrschen als einzig verbliebene makroskopische Körper die fünfte Ära, die Epoche der Schwarzen Löcher. Doch auch ihr Schicksal ist durch die Naturgesetze bereits besiegelt. Wie Stephen Hawking von der britischen University of Cambridge berechnet hat, strahlen Schwarze Löcher aufgrund quantenmechanischer Effekte Wärme ab und verlieren somit letztlich auch Masse, wenn ihre Umgebungstemperatur hinreichend niedrig ist. „Schwarze Löcher sind gar nicht so schwarz“, schreibt Hawking in seinem berühmten Buch „Eine kurze Geschichte der Zeit“, die in diesem Fall freilich nicht gar so kurz ist.

Die Zeiträume, in denen das geschieht, lassen sich nicht mehr veranschaulichen. Man kann sie lediglich berechnen und benennen: Stellare Schwarze Löcher zerstrahlen im Lauf von etwa 10 hoch 66 Jahren, galaktische und supergalaktische brauchen 10 hoch 100 Jahre und mehr. Sie werden immer heißer und explodieren schließlich in einem jähen, gleißenden Blitz aus Gammastrahlung – „ein flüchtiger Grabspruch für die einstige Existenz einer Milliarde strahlender Sonnen“, nennt es Davies.

In der letzten Ära, der Epoche der Finsternis, geschieht nicht mehr viel. Einige der übriggebliebenen Elektronen finden hin und wieder ein Positron, ihr Geschwisterteilchen aus Antimaterie, und zerstrahlen damit. Früher oder später ist ein fortwährend expandierendes Universum eine verlassene, bitterkalte und stockfinstere Arena.

Auch wenn manche Details des kosmischen Dramas noch spekulativ sind, steht eines fest: Die Zukunft wird düster. Nur noch einige Photonen, Neutrinos und ein paar andere Elementarteilchen treiben still und auf Ewigkeit voneinander isoliert durch die endlosen Räume der Finsternis. Doch so langweilig und schwarz uns diese Zukunft auch erscheinen mag, die Zeit wird nicht stehenbleiben.

„Der Begriff der Zeit verliert einen Teil seiner Bedeutung, wenn man ihn auf diese fernen Stadien des Universums anwendet“, sagt Jamal Isalm. „Die einzige Art und Weise, in der sich die Zeit dann noch zeigt, wird vielleicht in der abnehmenden Dichte und Temperatur der kosmischen Hintergrundstrahlung bestehen, die sich dem absoluten Nullpunkt nähert, minus 273,15 Grad Celsius, ihn aber niemals ganz erreichen kann.“ Und er fügt hinzu: „Selbst die spekulativsten Lebensformen werden vielleicht in unsere Zeit zurückblicken und auf die Erde als eine ideale Welt voller Sonnenschein und Energie für Jahrmilliarden, eine Traumwelt, die vorbei ist und niemals wiederkehrt.“

Der Kosmologe Edward R. Harrison von der University of Massachusetts in Amherst wählt eine Metapher: „Abgesehen von dem ursprünglichen Glanz des Urknalls und einer darauffolgenden galaktischen Ära, die wenige zehn Milliarden Jahre andauert, ist das Universum ein ewig währendes Wimmern dunkler Verzweiflung.“

Dieses Wimmern im Ozean der Leere wird immer leiser, aber niemals verstummen. Für Freeman Dyson, der wohl weiter in die Physik des Schicksals vorgedrungen ist als jeder andere Mensch vor ihm, ist das kein Grund für Sentimentalitäten. „Die Gesetze der Physik sagen keine letzte Stille voraus, sondern zeigen uns, daß immer etwas geschehen wird, daß physikalische Vorgänge nicht aufhören, so weit wir auch immer in die Zukunft denken.“

===Rüdiger Vaas
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