Ein Forschungsteam unter Leitung der Cornell University hat Berechnungen vorgelegt, die ein alternatives Szenario für die Zukunft des Universums beschreiben. Demnach könnte die kosmische Expansion in etwa 11 Milliarden Jahren zum Stillstand kommen und in einen Big Crunch münden. Dieser würde sich etwa 20 Milliarden Jahre in der Zukunft ereignen.
Hintergrund: Die Standardkosmologie und dunkle Energie
Seit Ende des 20. Jahrhunderts geht die Standardkosmologie von einer endlosen Expansion des Universums aus. Diese Annahme basiert auf dem ΛCDM-Modell, das eine positive kosmologische Konstante (Λ) als Erklärung für die beschleunigte Expansion vorsieht. Die Energiedichte der Materie nimmt mit der Expansion ab, während die der dunklen Energie konstant bleibt. Dies führt dazu, dass sich das Universum immer schneller ausdehnt und entfernte Galaxien schließlich aus dem Blickfeld verschwinden.
Die Entdeckung der beschleunigten Expansion im Jahr 1998 durch Beobachtungen von Typ-Ia-Supernovae war ein Wendepunkt in der Kosmologie. Das ΛCDM-Modell, das eine konstante dunkle Energie beschreibt, hat sich seitdem als Standardmodell etabliert. Es geht davon aus, dass das Universum in ferner Zukunft kalt und leer sein wird – ein Szenario, das oft als „Wärmetod“ bezeichnet wird.
Neue Hinweise auf eine sich entwickelnde dunkle Energie
Das Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) hat in den letzten Jahren präzise Messungen der baryonischen akustischen Oszillationen (BAO) durchgeführt. Diese Messungen zeigen Spannungen zwischen den bevorzugten Parametern des ΛCDM-Modells und anderen Beobachtungen wie der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung und Typ-Ia-Supernovae. Ein flexibleres Modell, das als w0waCDM bezeichnet wird, bietet eine bessere Übereinstimmung mit den kombinierten Daten.
Das von Hoang Nhan Luu, Yu-Cheng Qiu und S.-H. Henry Tye entwickelte Modell kombiniert ein ultraleichtes Axion-artiges Feld mit einer negativen kosmologischen Konstante. In diesem Modell dominiert das positive Feld derzeit, was die beschleunigte Expansion erklärt. Mit der Zeit verliert das Feld jedoch an Einfluss, und die negative kosmologische Konstante wird wirksam. Dies führt dazu, dass die Expansion des Universums zum Stillstand kommt und sich schließlich umkehrt.
Für einen bestimmten Satz von Parametern erreicht der kosmische Skalenfaktor etwa das 1,69-fache seines gegenwärtigen Werts, bevor er sich umkehrt. Die Kontraktion würde nach etwa 33,3 Milliarden Jahren seit dem Urknall enden, was einem Big Crunch in etwa 20 Milliarden Jahren entspricht. Es handelt sich dabei jedoch um das Ergebnis eines spezifischen Modells und nicht um eine offizielle Prognose von DESI.
- Quelle: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
- Quelle: Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI)