"Wissenschaftler haben einen Weg vorgeschlagen, wie das Universum seine Expansion stoppen und in einem „Big Crunch“ enden könnte, der Raum und Zeit, wie wir sie kennen, zurücksetzt.
Wird das Universum mit einem Knall oder einem Wimmern enden? Zwei theoretische Physiker haben einen dritten Weg vorgeschlagen: Vielleicht wird das Universum niemals enden.
In einer Studie, die versucht, die Natur der Dunklen Energie zu definieren – ein mysteriöses Phänomen, von dem angenommen wird, dass es das Universum jeden Moment schneller und schneller expandieren lässt – stellen die Physiker fest, dass die kosmische Expansion nicht immer gegeben ist.
Vielmehr, schreiben sie, kann dunkle Energie periodisch „ein- und ausschalten“, manchmal den Kosmos wachsen lassen, manchmal schrumpfen, bis die Bedingungen für einen neuen Urknall stimmen – und für die Geburt eines neuen Universums.
Unser Universum erlebt derzeit eine Phase der galoppierenden Expansion: Der Kosmos wird mit jedem Augenblick schneller größer. Kosmologen verstehen die Ursache dieser Beschleunigung nicht, die sie dunkle Energie nennen. Wenn diese Beschleunigung anhält, wird unser Universum schließlich in Vergessenheit geraten, wobei alle Materie und Strahlung auseinandergerissen werden.
Dies wäre nicht die erste Phase des außer Kontrolle geratenen Wachstums. In den frühesten Momenten des Urknalls waren die Energien und Dichten so extrem, dass die bestehende Physik nicht damit fertig werden kann – sie sagt eine Singularität voraus, einen Punkt unendlicher Dichte, an dem die Mathematik zusammenbricht. Danach erlebte das Universum eine Periode unglaublich schneller Expansion, bekannt als Inflation, die ebenfalls kaum verstanden wird.
Astronomen haben sich lange gefragt, ob diese beiden Phasen beschleunigter Expansion – eine in den frühesten Momenten des Urknalls und eine in der gegenwärtigen Epoche – miteinander verbunden sind und ob eine Einheit, die beide antreibt, das Problem der Urknall-Singularität vermeidet.
Um dies zu beantworten, veröffentlichten zwei theoretische Physiker am 7. Februar eine Studie in der Preprint-Datenbank arXiv, die ein Modell des Universums untersuchte, in dem dunkle Energie schon immer eine Rolle gespielt hat. Frühere Forschungen modellierten das „Einschalten“ dunkler Energie zu verschiedenen Zeiten, um die kosmische Expansion voranzutreiben, aber die neue Forschung schlägt ein realistischeres Modell vor, das Materie und Strahlung umfasst.
Sie wollten sehen, ob dunkle Energie eine Urknall-Singularität vermeiden, die Inflation antreiben und das späte Universum beschleunigen kann. Um diese anfängliche Singularität zu vermeiden, kann das Universum nicht an einem Punkt unendlicher Dichte beginnen. Stattdessen müsste das Universum, in dem wir leben, eines in einer unendlichen Reihe wiederholter „Big Bounces“ sein.
In diesem Szenario treibt dunkle Energie das Universum an, bis es eine bestimmte Größe erreicht. Aber dann verwandelt sich die dunkle Energie und zwingt das Universum, sich zusammenzuziehen. Der Kosmos erleidet dann einen Big Crunch, aber kurz bevor er einen Zustand unendlicher Dichte erreicht, dreht sich die dunkle Energie erneut um, treibt eine Periode unglaublich schneller Inflation voran und beginnt den Zyklus von neuem.
Ein fein abgestimmter Mechanismus
Die Forscher fanden ein Modell der Dunklen Energie, das die "Trifecta" durchführte. Aber entscheidend ist, dass Materie und Strahlung im extrem frühen Universum nicht vorhanden sein konnten, da sie die Inflation verhindert hätten. Stattdessen müssten Materie und Strahlung unmittelbar nach der Inflation erschienen sein, als ein Teil der dunklen Energie zerfiel und das Universum mit Licht und Materie überflutete.
Obwohl diese Überlegungen anfangs erfolgreich war, konnten die Forscher keine übergeordnete Klasse von Dunkelenergiemodellen finden, die immer zu denselben Ergebnissen führen könnten. Stattdessen mussten sie für die heutige beschleunigte Expansion künstlich einen kleineren Wert eingeben, als die Quantenmechanik vorhersagt, um genau das richtige Ergebnis zu erhalten.
Diese neue Forschung weist jedoch in eine vielversprechende Richtung und bietet eine tragfähige Plattform für die weitere Erforschung von Modellen wie diesem. Menschen sind nicht unbedingt dazu bestimmt, in einem kalten, leeren Kosmos zu leben, denn dunkle Energie könnte sich in ferner Zukunft anders verhalten. Nur fortgesetzte Forschung wird unser "endgültiges Schicksal" aufdecken.
Ursprünglich veröffentlicht auf LiveScience.
