Experten warnen: Ende des Universums kommt viel früher als gedacht
Zusammenfassung
- Niederländisches Forscherteam prognostiziert, dass das Universum schneller zerfallen könnte als bisher angenommen.
- Hawking-Strahlung könnte auch bei Neutronensternen und Weißen Zwergen auftreten und deren Masse verringern.
- Weiße Zwerge könnten bis zu 10⁷⁸ Jahre bestehen, bevor sie endgültig verschwinden.
Das Universum wird oft als ein Ort ewiger kosmischer Stabilität angesehen. Laut einer gerade erschienenen Studie der Radboud Universität in den Niederlanden könnte sich dieses stattdessen auf einem langsamen, aber unausweichlichen Weg in Richtung Verfall befinden - der viel früher eintreten könnte als bisher angenommen.
In der neuen Studie, die im Journal of Cosmology and Astroparticle Physics veröffentlicht wurde, präsentierten die niederländischen Physiker Beweise dafür, dass selbst die widerstandsfähigsten Sternüberreste, wie Neutronensterne und Weiße Zwerge, nicht gegen die Verdampfung durch die Erzeugung von Gravitationspaaren gefeit sind.
"Endgültiges Ende des Universums kommt viel früher als erwartet"
Diese Entdeckung könnte das bisherige Verständnis von der fernen Zukunft des Kosmos und der Stabilität der Materie selbst neu definieren. "Das endgültige Ende des Universums kommt also viel früher als erwartet", erklärt der Hauptautor und Professor für Radioastronomie und Astroteilchenphysik an der Radboud Universität, Heino Falcke, in einer Erklärung.
Einen Grund zu Sorge gäbe es dennoch nicht: "Glücklicherweise dauert es noch unglaublich lange."
Wenn der Kosmos endgültig dunkel, kalt und leer wird
Nach früheren Schätzungen könnten alle Sterne, Sternenreste, Schwarzen Löcher und zu guter Letzt die Weißen Zwerge – die langlebigsten Sternenreste – erst in rund 101100 Jahren zu Schwarzen Zwergen werden und anschließend verglühen. Diese Schwarzen Zwerge wiederum könnten Expertenschätzungen zufolge in einer letzten Explosion verglühen. Die Folge davon: Der Kosmos wird endgültig dunkel, kalt und leer.
Dieses Szenario vom "Ende des Universums" hat das niederländische Forscherteam deutlich vorverlegt. Demnach müssten spätestens in 1078 Jahren im Universum auch die letzten Sternenreste zerstrahlt und zerfallen sein.
Virtuelle Teilchenpaare im Fokus
Doch wie kamen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Radboud Universität zu diesem Szenario? Bisher ging man davon aus, dass ausschließlich Schwarze Löcher im Laufe der Zeit durch so genannte Hawking-Strahlung an Masse verlieren und schließlich verdampfen. Diese Strahlung entsteht, wenn durch Quantenfluktuationen virtuelle Teilchenpaare entstehen - wobei eines vom Schwarzen Loch verschluckt wird, während das andere entkommt.
Das neue, in den Niederlanden entworfene Modell besagt jedoch, dass Hawking-Strahlung nicht nur an den Rändern Schwarzer Löcher entstehen kann. Überall dort, wo große Gravitation die Raumzeit stark genug krümmt – etwa in der Nähe von Neutronensternen, Weißen Zwergen oder anderen extrem dichten Objekten – könnte dieser Effekt ebenfalls auftreten. "Wir haben herausgefunden, dass auch die Raumzeit-Krümmung allein – ohne Ereignishorizont - zu dieser Art der Evaporation führt", erklärt Falcke im Namen seines Forschungsteams. In diesen Fällen könnten sogar beide virtuelle Teilchen getrennt und anschließend aus dem Einflussbereich des Objekts hinausgeschleudert werden. Der fortlaufende Verlust von Teilchenenergie bewirkt mit der Zeit eine Abschwächung des Gravitationsfeldes des Sternenrests – seine Masse verringert sich allmählich.
Nach Weiße Zwergen kommt nichts mehr
Falcke und sein Team haben nun berechnet, wie lange es dauern würde, bis sämtliche Neutronensterne, Weiße Zwerge und andere kompakte Himmelskörper im Universum durch diesen neu beschriebenen Evaporationsprozess vollständig verschwinden. Dafür simulierten die Forschenden Sternenreste unterschiedlicher Masse und Dichte und analysierten, wie stark der Energie- und Masseverlust durch die Hawking-Strahlung beziehungsweise durch die Entweichung beider virtuellen Teilchen ausfällt.
Das Ergebnis: Ein typisches Schwarzes Loch stellarer Masse würde etwa 10⁶⁷ Jahre benötigen, um vollständig zu zerstrahlen - eine Eins mit 67 Nullen. Ein Neutronenstern käme auf eine ähnliche Zeitspanne, etwa 10⁶⁷ bis 10⁶⁸ Jahre, obwohl sein Gravitationsfeld deutlich schwächer ist. Der Grund: "Schwarze Löcher besitzen keine feste Oberfläche und können daher einen Teil ihrer eigenen Hawking-Strahlung wieder aufsaugen", erklärt Michael Wondrak, Mitglied des Forscherteams. Dieser Effekt verzögert die Verdampfung, während bei Neutronensternen meist beide Teilchen entweichen können.
Weiße Zwerge hingegen existieren deutlich länger. Da sie eine geringere Masse haben und die Raumzeit weniger stark krümmen, entsteht in ihrer Umgebung nur wenig Hawking-Strahlung. Nach Berechnungen der Forscher könnten Weiße Zwerge bis zu 10⁷⁸ Jahre überdauern – und würden nach ihrem Abgang endgültig den Vorhang schließen.
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