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Wird das Universum in einem „Big Rip“ enden? Das hängt von der Phantomenergie ab.(Bildnachweis: Getty Images/Mark Garlick/Science Photo Library)

Stellen Sie sich eine Zukunft vor, in der sich das Universum allzu bald selbst zerreißt. Schließlich wird die Raumzeit auseinandergerissen, so dass das Universum unbewohnbar wird.

Stellen Sie sich eine Zukunft vor, in der sich das Universum nur allzu bald selbst zerreißt. Zuerst kommen die Galaxienhaufen, deren Galaxien voneinander weggezogen werden. Dann lösen sich die Galaxien auf. Dann die Sternsysteme und die Planeten. Und dann die Atome selbst. Schließlich wird die Raumzeit auseinandergerissen, und das Universum wird unbewohnbar.

Dies ist eine mögliche Zukunft, die als Big Rip bekannt ist. Das klingt beängstigend und ist kaum vorstellbar, aber das wirklich Erschreckende ist, dass einige Beweise direkt auf dieses Schicksal hinzuweisen scheinen.

Phantomenergie

Vor einem Vierteljahrhundert entdeckten die Astronomen die dunkle Energie, die Bezeichnung für die scheinbar beschleunigte Expansion des Universums. Diese dunkle Energie ist zutiefst mysteriös; wir verstehen derzeit nicht, was sie verursacht, woher sie kommt oder was sie tun wird. Aber das hat die Theoretiker nicht davon abgehalten, Vermutungen anzustellen.

Das Einfachste, was die dunkle Energie sein könnte, ist eine so genannte kosmologische Konstante. In diesem einfachen Bild ist die dunkle Energie eine Substanz, die den gesamten Raum und die gesamte Zeit durchdringt. Dunkle Energie gibt es überall, auch in dem Raum, in dem Sie sich gerade befinden. Diese dunkle Energie ist vollkommen konstant. Sie ist überall im Raum und in der Zeit genau dieselbe. Diese Substanz bewirkt, dass sich die Expansion des Universums beschleunigt, aber ansonsten ändert sie sich nie.

Eine andere Möglichkeit ist, dass die Substanz, die hinter der dunklen Energie steht, sich selbst verdoppeln kann, wodurch sie sich mit der Zeit vergrößert. Diese Situation ist als dunkle Phantomenergie (oder einfach nur Phantomenergie) bekannt. In diesem Fall würde die Beschleunigung mit der Zeit zunehmen.

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Geister in der Maschine

Dieser Anstieg der Beschleunigung würde ironischerweise das beobachtbare Universum viel kleiner machen. Das liegt daran, dass die Geschwindigkeit zwischen zwei beliebigen Punkten weiter zunehmen würde, sogar über die Lichtgeschwindigkeit hinaus. In diesem Szenario würden die Galaxien so schnell voneinander wegfliegen, dass sie sich nie wieder sehen würden. Dadurch würde die beobachtbare Grenze dessen, was wir sehen können, mit der Zeit unkontrolliert schrumpfen.

Wenn zwei Punkte schneller als das Licht auseinandergerissen würden, könnten sie nicht mehr durch irgendeine physikalische Kraft interagieren. Während eine konstante dunkle Energie bereits intakte Objekte, wie Galaxienhaufen, zurücklassen würde, könnte die Phantomenergie sie auseinanderreißen. In einer endlichen Zeitspanne, in Milliarden von Jahren, würden Galaxienhaufen auseinanderbrechen, gefolgt von immer kleineren Objekten. Selbst atomare und nukleare Bindungen würden dem Ansturm nicht standhalten.

Schließlich würde sich der Raum selbst in einem Ereignis auflösen, das als Big Rip bekannt ist. Zwei beliebige Punkte, egal wie nahe sie beieinander liegen, würden unendlich weit voneinander weggerissen werden. Die Struktur der Raumzeit selbst, die kausalen Grundlagen, die unser Universum funktionieren lassen, würden sich nicht mehr verhalten. Das Universum würde einfach zusammenbrechen.

Doch zum Glück glauben die meisten Physiker nicht, dass dieses Szenario tatsächlich eintreten kann. Zum einen ist unklar, wie dieser Prozess des Zerreißens mit den anderen Gesetzen der Physik zusammenhängt. Quarks können zum Beispiel nicht auseinandergerissen werden – wenn man das versucht, braucht man so viel Energie, dass neue Quarks aus dem Vakuum heraus materialisiert werden. Das Auseinanderreißen von Quarks könnte also zu anderen, interessanten Wechselwirkungen führen.

Außerdem verhält sich die Phantomenergie nicht nach den Regeln der Physik. Damit das funktioniert, muss die Phantomsubstanz eine negative kinetische Energie haben. Aber negative kinetische Energie kommt im Universum normalerweise nicht vor – ein Beispiel dafür wäre ein Ball, der auf natürliche Weise bergauf rollt -, also wäre dies eine ziemlich große Ausnahme von unserem etablierten Verständnis der Physik.

Eine künstlerische Vorstellung von dunkler Materie, die im gesamten Universum verstreut ist. (Bildnachweis: Getty images)

Beweise für den Big Rip

Seit Jahrzehnten versuchen die Astronomen, die Stärke der dunklen Energie zu messen. Sie tun dies durch eine Zahl, die als Zustandsgleichungsparameter bekannt ist und die für die dunkle Energie das Verhältnis zwischen ihrem Druck und ihrer Energiedichte misst. Eine kosmologische Konstante entspricht einem Parameter von -1, während ein Phantom-Energie-Szenario alles ist, bei dem dieser Parameter kleiner als -1 ist.

Bislang sind alle astronomischen Messungen mit einer kosmologischen Konstante, einem Zustandsgleichungsparameter von -1, vereinbar. Aber seltsamerweise bevorzugen alle dieselben Messungen, Jahr für Jahr, einen Wert, der etwas kleiner als -1 ist. Alle diese Messungen sind mit Unsicherheiten behaftet, die auch den „langweiligen“ Fall einer kosmologischen Konstante einschließen, aber es ist faszinierend, dass die Daten ein Universum mit Phantomenergie zu bevorzugen scheinen.

Einige Physiker glauben, dass weitere Beweise uns vom Phantom-Szenario wegführen und uns in die Sicherheit einer kosmologischen Konstante bringen werden. Andere wiederum sehen darin ein Zeichen dafür, dass uns das Universum etwas Interessantes sagen könnte. Vielleicht gibt es eine Kombination von physikalischen Gesetzmäßigkeiten, die den Anschein von Phantomenergie erwecken. (Wenn man z. B. einen Ball hart genug kickt, kann er vorübergehend bergauf gehen.) Oder vielleicht gibt es ganz neue physikalische Phänomene, die jetzt noch unmöglich erscheinen, aber mit neuen Erkenntnissen einen Sinn ergeben werden.

Aber selbst wenn wir ein Phantom-Energie-Szenario haben, ist es nicht so, dass sich das Universum in absehbarer Zeit selbst auflösen wird. Bei den bekannten Messbedingungen würde sich der Urknall erst in Hunderten von Milliarden Jahren ereignen. In der Zwischenzeit können wir also den schönen, ruhigen, beständigen Kosmos genießen.