Der unvermeidliche Abgrund: Jedes Jahr verlieren wir einen weiteren Teil des Universums

In den äußeren Bereichen des bekannten Universums verschwinden ganze Galaxien – und alle Sterne, Planeten und außerirdischen Spezies, die sie möglicherweise enthalten.

Natürlich verdampfen diese Objekte nicht einfach. Sie werden aus dem bekannten Universum vertrieben und in eine mysteriöse Weite gezwungen, die als „unbeobachtbares Universum“ bekannt ist.

Um diesen faszinierenden Bereich des Kosmos jedoch wirklich zu verstehen, ist es notwendig, zunächst zwei der überraschendsten wissenschaftlichen Entdeckungen zu verstehen, die jemals gemacht wurden.

Eine uralte Frage

Seit Jahrtausenden sind die Menschen von der Größe und dem Alter des Universums verwirrt. Geht der Kosmos ewig weiter oder hat er irgendeinen Rand? Hat es schon immer existiert oder ist es durch ein Ereignis entstanden?

Im Jahr 1687 inspirierte Isaac Newton in seinem Buch eine neue Art, den Kosmos zu verstehen Es beginnt , der den Revolutionär vorschlug Universelles Gravitationsgesetz .

In seiner grundlegendsten Formulierung erklärte das Gesetz, dass jede Masse im Universum von jeder anderen Masse im Universum angezogen wird. Obwohl die Idee recht einfach erscheint, waren die Auswirkungen damals atemberaubend.

Newtons Arbeit ergab, dass, wenn unser Universum endlich wäre, die Anziehungskräfte aller Objekte im Kosmos dazu hätten führen müssen, dass alles wieder in sich zusammenfällt. Da dies nicht geschehen ist, bedeutete dies logischerweise, dass das Universum unendlich sein muss.

Aber wegen etwas bekannt als Olbers‘ Paradoxon Wissenschaftler wussten, dass dies nicht die ganze Geschichte sein konnte. Dieses Paradoxon wurde am bekanntesten von Wilhelm Olbers im frühen 19. Jahrhundert formuliert und argumentiert, dass die Dunkelheit am Nachthimmel im Widerspruch zur Schlussfolgerung steht, dass der Kosmos unendlich ist.

Wir wissen, dass die scheinbare Größe eines Sterns mit zunehmender Entfernung von ihm abnimmt. Aber auch wenn entfernte Sterne kleiner und dunkler sind, würden wir mehr davon sehen – in einem zeitlosen Himmel ohne Grenzen sollten wir immer noch nichts als Sternenlicht sehen.

Da es am Nachthimmel dunkle Flecken gibt, kann das Universum nicht unendlich sein.

Daher konnten die Ideen von Newton und Olbers nicht in Einklang gebracht werden. Aber im Jahr 1913, amerikanischer Astronom Kleid Slipher analysierten die Spektrallinien entfernter Galaxien und fanden heraus, dass das von ihnen emittierte Licht zum roten Ende des Lichtspektrums verschoben war – und die Dinge begannen sich zu ändern.

Slipher betrachtete diese Rotverschiebung als Beweis dafür, dass sich die Galaxien von uns entfernen, da sich das Licht in Richtung des roten Endes des Spektrums ausdehnt, wenn Objekte zurückweichen.

Aufbauend auf Sliphers Arbeit, Edwin Hubble Er maß die Rotverschiebungen der Galaxien und verglich sie dann mit ihrer relativen Entfernung. Dabei machte er eine monumentale Entdeckung: Das Universum dehnt sich aus.

Sobald Sie das wissen, können Sie daraus schließen, dass das Universum in der Vergangenheit kleiner gewesen sein muss, und wenn Sie weit genug in die Vergangenheit zurückgehen, wäre das gesamte Universum in einem einzigen Punkt zusammengewachsen. Dieser Punkt, was wir jetzt den Urknall nennen , war der Anfang des Universums.

Mithilfe verschiedener Modelle und Schätzungen der Expansionsrate, beispielsweise der Hubble-Konstante, schätzten Wissenschaftler das Alter des Universums. Heute sind es 13,799 Milliarden Jahre (plus oder minus 21 Millionen).

Fast 9.000 Jahre nach der Entstehung der ersten Zivilisationen haben wir also endlich eine gute Vorstellung vom Alter des Universums. Leider führt diese Erweiterung dazu, dass wir immer wieder Teile davon verlieren.

(NASA)

Horizonte erweitern

In den letzten Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts machten sich zwei Wissenschaftlerteams daran, die kosmische Verzögerung zu messen (wie stark sich die Expansion des Universums verlangsamt).

Für ihre Arbeit suchten sie Supernovae vom Typ 1a , haben ihre Entfernungen gemessen und die Geschwindigkeit berechnet, mit der sie sich von uns entfernen. Bemerkenswerterweise stellten die Teams fest, dass sich die Expansion entgegen ihren Annahmen nicht verlangsamt.

Vielmehr scheinen die am weitesten entfernten Galaxien mit zunehmender Entfernung von der Erde immer schneller von uns wegzufliegen.

Dies führte zu einer unwiderlegbaren Schlussfolgerung: Die Expansion des Universums beschleunigt sich .

Bemerkenswert ist, dass die Ränder des Universums nicht voneinander wegfliegen. Jeder Teil des Raumes dehnt sich aus. Während Licht und Materie eine maximale Geschwindigkeit haben, ist dies für das Gefüge der Raumzeit selbst nicht der Fall. Volumina des Universums können sich schneller ausdehnen als das Licht selbst; Die Objekte, die am weitesten von uns entfernt sind, entfernen sich schneller von uns, da zwischen uns mehr Raum ist, der sich ausdehnt.

Durch neue Berechnungen, die die beschleunigte Expansion des Universums berücksichtigen, konnten wir anschließend feststellen, dass das beobachtbare Universum tatsächlich einen Radius von hat mindestens 46 Milliarden Lichtjahre .

Die Formulierung hier ist wichtig, da das beobachtbare Universum nur ein Teil des gesamten Universums ist. Und hier kommt das unbeobachtbare Universum ins Spiel.

Dunkler Kosmos

Das beobachtbare Universum ist die kugelförmige Region, die alles umfasst, was derzeit von der Erde aus erfasst werden kann. Alles, was jenseits der Grenzen der Entdeckung existiert, soll sich im nicht beobachtbaren Universum befinden – sein Licht muss jedoch aufgrund der riesigen Entfernung, die es zurücklegen muss, noch auf der Erde ankommen.

Da Licht eine Höchstgeschwindigkeit hat, könnte Licht von Objekten in ausreichender Entfernung theoretisch noch unterwegs sein und noch gesehen werden.

Wenn sich die Expansion des Universums nun nicht beschleunigen würde, könnten wir mit genügend Zeit irgendwann alles im Kosmos sehen. Aber das ist nicht der Fall.

Aufgrund der beschleunigten Expansion bewegen sich Regionen des Weltraums, die weit genug von der Erde entfernt sind, schneller als mit Lichtgeschwindigkeit von uns weg. Das hört sich nicht allzu beunruhigend an, bis man innehält und erkennt, dass das Licht aus diesen Regionen des Kosmos niemals in der Lage sein wird, uns zu erreichen.

Wenn zum jetzigen Zeitpunkt ein Photon unseren Planeten verlassen und beginnen würde, in den Kosmos zu reisen, könnte es niemals einen Bereich des Weltraums erreichen, der mehr als 15 Milliarden Lichtjahre entfernt ist, da sich der Weltraum jenseits dieses Punktes schneller ausdehnt die Lichtgeschwindigkeit.

Letztendlich bedeutet das, dass wir, selbst wenn wir heute losfahren und mit Lichtgeschwindigkeit reisen würden, es immer nur schaffen würden lediglich 3 Prozent erreichen der Gesamtzahl der Galaxien in unserem beobachtbaren Universum. Die anderen 97 Prozent bleiben für immer außerhalb unserer Reichweite.

Und weil sich die Expansion des Universums immer weiter beschleunigt, passieren jedes Jahr immer mehr Regionen des Weltraums unseren kosmischen Horizont und treten in das nicht beobachtbare Universum ein.

Als ob das noch nicht genug wäre, hat diese Erweiterung einige ziemlich düstere Auswirkungen auf das endgültige Schicksal des Universums. Unter der Annahme, dass die Expansion auf unbestimmte Zeit anhält, wird der Horizont des sichtbaren Universums allmählich schrumpfen.

Und im Laufe der Zeit werden alle Galaxien, die nicht gravitativ an uns gebunden sind – ein kleiner Bruchteil von etwa 70 Galaxien – im schwarzen Abgrund des nicht beobachtbaren Universums verschwinden. Wir können nichts dagegen tun.

Eine Version dieses Artikels wurde erstmals im Dezember 2018 veröffentlicht.