Das Schicksal des Universums wird durch seine Dichte bestimmt. Das bisherige Übergewicht an Beweisen, basierend auf Messungen der Expansionsrate und der Massendichte, begünstigt ein Universum, das sich auf unbestimmte Zeit weiter ausdehnen wird, was zu dem folgenden Szenario „Big Freeze“ führt. Beobachtungen sind jedoch nicht schlüssig und alternative Modelle sind weiterhin möglich.
Big Freeze oder HitzetodEdit
Der Big Freeze (oder Big Chill) ist ein Szenario, in dem eine fortgesetzte Expansion zu einem Universum führt, das sich asymptotisch der absoluten Nulltemperatur nähert. Dieses Szenario gewinnt in Kombination mit dem Big Rip-Szenario als wichtigste Hypothese an Bedeutung. In Abwesenheit von dunkler Energie könnte es nur unter einer flachen oder hyperbolischen Geometrie auftreten. Mit einer positiven kosmologischen Konstante könnte es auch in einem geschlossenen Universum auftreten. In diesem Szenario wird erwartet, dass sich Sterne für 1012 bis 1014 (1–100 Billionen) Jahre normal bilden, aber schließlich wird die für die Sternentstehung erforderliche Gasversorgung erschöpft sein. Wenn den vorhandenen Sternen der Treibstoff ausgeht und sie nicht mehr leuchten, wird das Universum langsam und unaufhaltsam dunkler. Schließlich werden schwarze Löcher das Universum dominieren, die mit der Zeit selbst verschwinden, wenn sie Hawking-Strahlung emittieren. Über eine unendliche Zeit würde es eine spontane Entropieabnahme durch den Poincaré-Wiederholungssatz, thermische Schwankungen und den Schwankungssatz geben.
Ein verwandtes Szenario ist der Hitzetod, der besagt, dass das Universum in einen Zustand des Maximums übergeht Entropie, in der alles gleichmäßig verteilt ist und es keine Gradienten gibt – die für die Aufrechterhaltung der Informationsverarbeitung erforderlich sind, von denen eine Form das Leben ist. Das Hitzetod-Szenario ist mit jedem der drei räumlichen Modelle kompatibel, erfordert jedoch, dass das Universum ein eventuelles Temperaturminimum erreicht.
Big RipEdit
Die aktuelle Hubble-Konstante definiert eine Beschleunigungsrate des Universums, die nicht groß genug ist, um lokale Strukturen wie Galaxien zu zerstören, die durch die Schwerkraft zusammengehalten werden, aber groß genug, um den Raum zwischen ihnen zu vergrößern. Ein stetiger Anstieg der Hubble-Konstante bis ins Unendliche würde dazu führen, dass alle materiellen Objekte im Universum, beginnend mit Galaxien und schließlich (in endlicher Zeit) alle Formen, egal wie klein, in ungebundene Elementarteilchen, Strahlung und darüber hinaus zerfallen. Wenn die Energiedichte, der Skalierungsfaktor und die Expansionsrate unendlich werden, endet das Universum als eine Art Singularität.
Im speziellen Fall der Phantomdunkelnergie, die negative kinetische Energie angenommen hat, die zu einer höheren führen würde Beschleunigungsrate als andere kosmologische Konstanten vorhersagen, könnte ein plötzlicherer großer Riss auftreten.
Big CrunchEdit
The Big Crunch. Die vertikale Achse kann als Expansion oder Kontraktion mit der Zeit betrachtet werden.
Die Big Crunch-Hypothese ist eine symmetrische Ansicht des endgültigen Schicksals des Universums. So wie der Urknall als kosmologische Expansion begann, geht diese Theorie davon aus, dass die durchschnittliche Dichte des Universums ausreicht, um seine Expansion zu stoppen, und das Universum beginnt sich zusammenzuziehen. Das Endergebnis ist unbekannt; Eine einfache Schätzung würde dazu führen, dass die gesamte Materie und Raumzeit im Universum zu einer dimensionslosen Singularität zusammenfällt, wie das Universum mit dem Urknall begann. Auf diesen Skalen müssen jedoch unbekannte Quanteneffekte berücksichtigt werden (siehe Quantengravitation). Jüngste Erkenntnisse deuten darauf hin, dass dieses Szenario unwahrscheinlich ist, aber nicht ausgeschlossen wurde, da Messungen relativ gesehen nur über einen kurzen Zeitraum verfügbar waren und sich in Zukunft umkehren könnten.
Dieses Szenario ermöglicht es dem Big Knall unmittelbar nach dem Big Crunch eines vorhergehenden Universums. Wenn dies wiederholt geschieht, wird ein zyklisches Modell erstellt, das auch als oszillierendes Universum bezeichnet wird. Das Universum könnte dann aus einer unendlichen Folge von endlichen Universen bestehen, wobei jedes endliche Universum mit einem Big Crunch endet, der auch der Urknall des nächsten Universums ist. Ein Problem mit dem zyklischen Universum besteht darin, dass es sich nicht mit dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik vereinbaren lässt, da sich Entropie von Schwingung zu Schwingung aufbauen und den möglichen Hitzetod des Universums verursachen würde. Aktuelle Erkenntnisse zeigen auch, dass das Universum nicht geschlossen ist. Dies hat Kosmologen veranlasst, das oszillierende Universumsmodell aufzugeben. Eine etwas ähnliche Idee wird vom zyklischen Modell vertreten, aber diese Idee entzieht sich dem Hitzetod aufgrund einer Ausdehnung der Brane, die die im vorherigen Zyklus akkumulierte Entropie verdünnt.
Big BounceEdit
Der Big Bounce ist ein theoretisiertes wissenschaftliches Modell, das sich auf den Beginn des bekannten Universums bezieht.Es leitet sich aus dem oszillatorischen Universum oder der zyklischen Wiederholungsinterpretation des Urknalls ab, bei der das erste kosmologische Ereignis das Ergebnis des Zusammenbruchs eines früheren Universums war.
Nach einer Version der Urknalltheorie der Kosmologie in Am Anfang war das Universum unendlich dicht. Eine solche Beschreibung scheint im Widerspruch zu anderen allgemein akzeptierten Theorien zu stehen, insbesondere zur Quantenmechanik und ihrem Unsicherheitsprinzip. Es ist daher nicht überraschend, dass aus der Quantenmechanik eine alternative Version der Urknalltheorie hervorgegangen ist. Wenn das Universum geschlossen ist, würde diese Theorie voraussagen, dass dieses Universum nach dem Zusammenbruch ein anderes Universum in einem dem Urknall ähnlichen Ereignis hervorbringt, nachdem eine universelle Singularität erreicht wurde oder eine abstoßende Quantenkraft eine erneute Expansion verursacht.
In einfachen Worten besagt diese Theorie, dass das Universum den Zyklus eines Urknalls kontinuierlich wiederholt, gefolgt von einem Big Crunch.
Big SlurpEdit
Diese Theorie geht davon aus, dass das Universum derzeit in einem falschen Vakuum existiert und dass es jederzeit zu einem echten Vakuum werden kann.
Um die Theorie des falschen Vakuumkollapses am besten zu verstehen, man muss zuerst das Higgs-Feld verstehen, das das Universum durchdringt. Ähnlich wie ein elektromagnetisches Feld variiert seine Stärke je nach seinem Potential. Ein wahres Vakuum existiert, solange das Universum in seinem niedrigsten Energiezustand existiert. In diesem Fall ist die Theorie des falschen Vakuums irrelevant. Befindet sich das Vakuum jedoch nicht in seinem niedrigsten Energiezustand (einem falschen Vakuum), könnte es in einen Zustand niedrigerer Energie tunneln. Dies wird als Vakuumzerfall bezeichnet. Dies hat das Potenzial, unser Universum grundlegend zu verändern. In kühneren Szenarien können sogar die verschiedenen physikalischen Konstanten unterschiedliche Werte haben, was die Grundlagen von Materie, Energie und Raumzeit stark beeinflusst. Es ist auch möglich, dass alle Strukturen sofort und ohne Vorwarnung zerstört werden.
Kosmische UnsicherheitEdit
Jede bisher beschriebene Möglichkeit basiert auf einer sehr einfachen Form für die Dunkle-Energie-Gleichung von Zustand. Wie der Name jedoch andeuten soll, ist derzeit nur sehr wenig über die Physik der Dunklen Energie bekannt. Wenn die Inflationstheorie wahr ist, hat das Universum in den ersten Augenblicken des Urknalls eine Episode durchlaufen, die von einer anderen Form dunkler Energie dominiert wird. Die Inflation endete jedoch, was auf eine Zustandsgleichung hinweist, die weitaus komplexer ist als die bisher für die heutige dunkle Energie angenommenen. Es ist möglich, dass sich die Zustandsgleichung der dunklen Energie erneut ändert, was zu einem Ereignis führt, das Konsequenzen hat, die äußerst schwer vorherzusagen oder zu parametrisieren sind. Da die Natur der Dunklen Energie und der Dunklen Materie rätselhaft und sogar hypothetisch bleibt, sind die Möglichkeiten ihrer kommenden Rolle im Universum derzeit unbekannt. Keine dieser theoretischen Endungen für das Universum ist sicher.
