Das Ende von allem (astrophysikalisch gesprochen) Katie Mack Scribner (2020)

Wissenschaftler wissen, wie die Welt untergehen wird. Der Sonne geht der Treibstoff aus und sie tritt in ihre Phase des roten Riesen ein. Sein letzter Glanzstoß wird sich ausdehnen und die nächsten Planeten verschlingen und die Erde als verkohlten, leblosen Stein zurücklassen. Unser Planet hat noch rund fünf Milliarden Jahre Zeit.

Mit diesem düsteren Bild beginnt die theoretische Astrophysikerin Katie Mack ihr Buch über das Ende des Universums – eine viel ungewissere Perspektive. Kosmologen blicken im Allgemeinen zurück, weil alle Beweise, die sie mit Teleskopen untersuchen können, weit entfernt sind und Dinge betreffen, die vor langer Zeit passiert sind. Die Bewegungen entfernter Sterne und Galaxien zu nutzen, um mögliche Zukünfte vorherzusagen, erfordert mehr Spekulationen.

In Macks Händen ist diese Spekulation eine faszinierende Geschichte. Der Mensch ist, schreibt sie, „eine Spezies, die zwischen dem Bewusstsein unserer letztendlichen Bedeutungslosigkeit und der Fähigkeit steht, weit über unser weltliches Leben hinaus ins Leere zu gelangen, um die grundlegendsten Geheimnisse des Kosmos zu lösen.“ Sie ist eine talentierte Kommunikatorin von Komplexen Die Physik und die Leidenschaft und Neugierde für die Astronomie, die sie zu einer beliebten Rednerin und Twitter-Präsenz gemacht haben, sind hier offensichtlich. (Ebenso wie einige nerdige Witze und eine weniger überzeugende Coda über neue Physikforschung, die das zentrale Thema tangiert.)

ack beginnt am Anfang mit dem Urknall. Was folgte, war Inflation – eine Periode schneller Expansion. Dann bildeten sich Strukturen aus dunkler Materie und die Bausteine von Sternen, Planeten, Leben und Galaxien versammelten sich. Derzeit dunkle Energie, Es wird angenommen, dass es das Universum durchdringt und irgendwie den Schwerkraftkräften entgegenwirkt, um die Expansion weiter voranzutreiben.

Das Schicksal des Universums hängt davon ab, ob diese Expansion fortgesetzt, beschleunigt oder umgekehrt wird.

The Big Crunch

Astrophysicis Es wurde lange Zeit als die wahrscheinlichste Auflösung angesehen, eine Umkehrung des Urknalls – der Urkrise – zu sein. Außerhalb unserer kosmischen Nachbarschaft zoomt jede Galaxie von uns weg; ein klares Zeichen der Expansion. Wenn das Universum genug Materie enthält, einschließlich dunkler Materie, wird die kombinierte Anziehungskraft von allem diese Expansion allmählich stoppen und den endgültigen Zusammenbruch auslösen. Im Laufe der Zeit werden Galaxien und dann einzelne Sterne häufiger ineinander schlagen und jedes Leben auf nahe gelegenen Planeten töten. In den letzten Augenblicken, wenn Dichten und Temperaturen in einem kontrahierenden Inferno ansteigen, erlischt alles, was übrig bleibt, an einem einzigen Punkt.

Dunkle Energie könnte jedoch bedeuten, dass ein anderes Ende erwartet wird. Die frühen Jahre der Entwicklung des Universums wurden durch die Menge der Materie bestimmt, die es enthielt. In den letzten Milliarden Jahren hat die dunkle Energie begonnen zu dominieren und das Universum nach außen zu drücken. Aktuelle Daten aus dem Planck-Teleskop der Europäischen Weltraumorganisation und anderen Quellen stimmen mit dieser Expansion überein, die für immer andauert.

Diese Apokalypse, die als Hitzetod oder Big Freeze bezeichnet wird, wird „langsam und qualvoll“ sein, schreibt Mack. In thermodynamischer Hinsicht Begriffe, erklärt sie, das Universum wird sich einem Zustand minimaler Temperatur und maximaler Entropie nähern. Wenn alles immer weiter auseinander geht, wird sich das Material der toten Sterne zerstreuen, so dass sich keine neuen Sterne bilden können und die Galaxien, zu denen sie gehören wird allmählich aufhören zu wachsen. Es ist wie ein Ersticken aller astrophysikalischen Aktivitäten, da der Treibstoff für Wachstum und Fortpflanzung so diffus wird, dass er unbrauchbar wird. Es ist ein Ende, das durch zunehmende Isolation, unaufhaltsamen Verfall und ein jahrelanges Verblassen in die Dunkelheit gekennzeichnet ist ”.

Der dritte Tod, über den Mack spricht, ist der Big Rip. Dies ist zu erwarten, wenn dunkle Energie die Expansion noch stärker beschleunigt als derzeit erwartet. Während das Universum im Ballon aufsteigt, werden Gravitationskräfte letztendlich nicht in der Lage sein, galaktische Cluster zusammenzuhalten. Sterne werden voneinander entfernt und Sonnensysteme wie das unsere werden nicht die Kraft haben, zusammen zu bleiben. Die restlichen Sterne und Planeten werden explodieren. Schließlich werden die letzten Atome auseinandergerissen.

Die neuesten Messungen deuten auf einen Hitzetod hin, aber ein Big Crunch oder Big Rip liegen innerhalb ihrer Unsicherheiten.

Das letzte Doomsday-Szenario, das Mack beschreibt, ist äußerst unwahrscheinlich: Vakuumzerfall. Aufgrund der Instabilität des mit dem Higgs-Boson verbundenen Feldes könnte sich eine winzige Blase aus „echtem Vakuum“ bilden. Das kann passieren, wenn beispielsweise ein Schwarzes Loch auf die falsche Weise verdunstet. Eine solche Blase würde sich mit Lichtgeschwindigkeit ausdehnen und alles zerstören, bis sie das Universum aufhebt. Der Vakuumzerfall könnte bereits an einem entfernten Ort begonnen haben. Wir werden es nicht kommen sehen.

Keine Sorge. Wie Mack rät, wird das Ende, wie auch immer es aussehen mag, wahrscheinlich mindestens 200 Milliarden Jahre lang nicht nahe sein.