Großes Knirschen - Big Crunch

Eine Animation des erwarteten Verhaltens eines Big Crunch

The Big Crunch ist ein hypothetisches Szenario für das endgültige Schicksal des Universums , in dem sich die Expansion des Universums schließlich umkehrt und das Universum wieder zusammenbricht, was letztendlich dazu führt, dass der kosmische Skalenfaktor Null erreicht, ein Ereignis, das möglicherweise von einer Neubildung des Universums gefolgt wird mit einem weiteren Urknall . Die überwiegende Mehrheit der Beweise weist darauf hin, dass diese Theorie nicht korrekt ist. Stattdessen zeigen astronomische Beobachtungen, dass sich die Expansion des Universums beschleunigt und nicht durch die Schwerkraft verlangsamt , was darauf hindeutet, dass das Universum weitaus wahrscheinlicher in einem Hitzetod oder einem Big Rip enden wird .

Überblick

Das Big-Crunch-Szenario stellte die Hypothese auf, dass die Dichte der Materie im gesamten Universum so hoch ist, dass die Gravitationsanziehung die Expansion, die mit dem Urknall begann, überwinden wird. Die FLRW-Kosmologie kann basierend auf der durchschnittlichen Energiedichte , dem Hubble-Parameter und der kosmologischen Konstante vorhersagen, ob die Expansion schließlich aufhören wird . Wenn die metrische Expansion aufhört, folgt unweigerlich eine Kontraktion, die sich im Laufe der Zeit beschleunigt und das Universum in einer Art Gravitationskollaps beendet .

Eine spezifischere Theorie namens " Big Bounce " schlägt vor, dass das Universum in den Zustand zusammenbrechen könnte, in dem es begann, und dann einen weiteren Urknall einleiten könnte, so dass das Universum auf diese Weise ewig bestehen würde, aber Phasen der Expansion (Urknall) durchlaufen würde und Kontraktion (Big Crunch).

Experimentelle Beweise in den späten 1990er und frühen 2000er Jahren (nämlich die Beobachtung entfernter Supernovae als Standardkerzen und die gut aufgelöste Kartierung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds ) führten zu dem Schluss, dass die Expansion des Universums nicht durch die Schwerkraft verlangsamt wird, sondern stattdessen beschleunigen . Der Nobelpreis für Physik 2011 wurde an Forscher verliehen, die zu dieser Entdeckung beigetragen haben.

Der Physiker Roger Penrose entwickelte eine allgemeine Relativitätstheorie namens konforme zyklische Kosmologie, in der sich das Universum ausdehnt, bis die gesamte Materie zerfällt und in Licht umgewandelt wird. Da nichts im Universum mit einer Zeit- oder Entfernungsskala verbunden wäre, wird es mit dem Urknall identisch (was zu einer Art Big Crunch führt, der zum nächsten Urknall wird und damit den nächsten Zyklus beginnt). Penrose und Gurzadyan schlugen vor, dass möglicherweise Signaturen der konformen zyklischen Kosmologie im kosmischen Mikrowellenhintergrund gefunden werden könnten ; ab 2020 wurden diese nicht erkannt.

Auswirkungen

Paul Davies betrachtete ein Szenario, in dem der Big Crunch etwa 100 Milliarden Jahre von der Gegenwart entfernt stattfindet. In seinem Modell würde sich das kontrahierende Universum ungefähr wie die Expansionsphase umgekehrt entwickeln. Zuerst würden Galaxienhaufen und dann Galaxien verschmelzen und die Temperatur des kosmischen Mikrowellenhintergrunds (CMB) würde ansteigen, wenn die CMB-Photonen blauverschoben werden . Sterne würden schließlich so nahe beieinander, dass sie miteinander kollidieren. Sobald die CMB heißer wird als Sterne vom Typ M (etwa 500.000 Jahre vor dem Big Crunch in Davies' Modell), könnten sie ihre Hitze nicht mehr abstrahlen und würden sich selbst kochen, bis sie verdampfen; dies setzt sich für sukzessive heißere Sterne fort, bis Sterne vom O-Typ etwa 100.000 Jahre vor dem Big Crunch verdampfen. In den letzten Minuten würde die Temperatur des Universums so hoch sein, dass Atome und Atomkerne zerbrechen und von bereits verschmelzenden Schwarzen Löchern aufgesogen werden . Zum Zeitpunkt des Big Crunch würde die gesamte Materie im Universum in eine unendlich heiße, unendlich dichte Singularität ähnlich dem Urknall zerquetscht . Auf den Big Crunch kann ein weiterer Big Bang folgen, der ein neues Universum schafft.

Siehe auch

Verweise