Universum endet möglicherweise in 33 Milliarden Jahren

Die Arbeit verknüpft Beobachtungsergebnisse aus umfassenden kosmologischen Durchmusterungen mit einem spezifischen theoretischen Rahmen. Die Forschungsgruppe passte ein Modell an, bei dem ein ultraleichtes axionähnliches Feld mit der bekannten kosmologischen Konstante (dem Λ in ΛCDM) interagiert. Ihre am besten passenden Parameter begünstigen, kombiniert mit jüngsten Messungen der Zustandsgleichung der dunklen Energie, eine negative effektive kosmologische Konstante in diesem Modell. Ein negatives Λ führt dazu, dass die Gravitationskraft auf kosmologischen Skalen die Oberhand gewinnt, was eine Umkehrung der Expansion und einen finalen „Big Crunch“ zur Folge hat. Die Autoren berichten für das Universum in diesem Modell von einer Referenz-Lebensdauer von etwa 33 Milliarden Jahren.

Warum die neuen Daten von Bedeutung sind

Seit zwei Jahrzehnten ist das kosmologische Standardmodell einfach und robust: Eine positive kosmologische Konstante erzeugt eine beschleunigte Expansion, die sich unendlich fortsetzt und in eine kalte, leere Zukunft führt, die oft als „Big Freeze“ bezeichnet wird. Doch die jüngsten Veröffentlichungen großer Datensätze – insbesondere jener zur Kartierung baryonischer akustischer Oszillationen, Supernova-Distanzen und der großräumigen Galaxienverteilung – haben die Möglichkeit eröffnet, dass die Zustandsgleichung der dunklen Energie w vom konstanten Wert w = −1 abweichen könnte, der für reine Vakuumenergie erwartet wird. Mehrere unabhängige Analysen haben leichte, aber nicht vernachlässigbare Spannungen mit einer reinen kosmologischen Konstante festgestellt. Genau diese Spannungen ermöglichen es dynamischen Modellen wie dem Axion-Vorschlag, ein qualitativ anderes Schicksal für die Spätphase des Universums zu prognostizieren.

Welche Rolle spielen Axionen?

Zahlen und Zeiträume, klar formuliert

• Das heutige Alter des Universums: ca. 13,8 Milliarden Jahre.
• Modellierte Gesamtlebensdauer im Szenario aus Axion + negativem Λ: ca. 33 Milliarden Jahre seit dem Urknall.
• Die Expansion würde in etwa 11 Milliarden Jahren ein Maximum erreichen; die Kontraktionsphase würde dann beginnen und in etwa 20 Milliarden Jahren in einem Big Crunch gipfeln.

Wichtige Vorbehalte

Das Ergebnis ist aufmerksamkeitserregend, aber es ist weit davon entfernt, ein endgültiges Urteil über das kosmische Schicksal zu sein. Erstens ergibt sich die Ableitung einer negativen kosmologischen Konstante innerhalb eines spezifischen Modells, das einen zusätzlichen Freiheitsgrad (das Axion) enthält. Andere Parametrisierungen oder Modelle können dieselben Daten erklären, ohne Λ<0 zu erfordern. Zweitens deuten aktuelle Messungen der Zustandsgleichung der dunklen Energie in einigen Kombinationen von Datensätzen auf Hinweise für ein dynamisches Verhalten auf dem Niveau von wenigen Sigma hin. Diese Spannungen sind jedoch moderat und modellabhängig; sie gelten noch nicht allgemein als definitiver Beweis dafür, dass die Vakuumenergie zeitlich veränderlich ist. Drittens bedeuten Entartungen bei der kosmologischen Parameterschätzung – bei denen verschiedene Kombinationen von Parametern ähnliche Observablen erzeugen –, dass alternative Erklärungen plausibel bleiben. Kurz gesagt: interessant und plausibel, aber vorläufig.

Andere mögliche kosmische Endszenarien

Kosmologen wägen weiterhin mehrere qualitativ unterschiedliche Szenarien für die Spätphase ab, darunter:

Der Crunch durch Axionen und ein negatives Λ ist eine Option in diesem Spektrum – distinkt und dramatisch, aber nicht exklusiv. Jedes Szenario hängt von Annahmen ab, die durch laufende Beobachtungen und Theorien geprüft werden müssen.

Warum dies wichtig ist – und was als Nächstes kommt

Das Schicksal des Universums zu bestimmen, ist mehr als nur eine Übung in kosmischer Trivia: Es untersuchet die tiefste Unbekannte der zeitgenössischen Physik, die Natur der dunklen Energie und ihre Beziehung zu fundamentalen Feldern. Der Vorschlag, das Ende von allem auf einige zehn Milliarden Jahre zu datieren, ist ein Beispiel dafür, wie rapide verbesserte Datensätze es Theoretikern ermöglichen, ehemals philosophische Fragen in quantitative Hypothesen zu verwandeln, die überprüft werden können.

In den nächsten Jahren wird eine Reihe von Experimenten und Durchmusterungen das Bild schärfen: Zusätzliche Datenveröffentlichungen von DESI, Neuanalysen von Typ-Ia-Supernova-Proben sowie Beobachtungen von Euclid, SPHEREx und dem Vera Rubin Observatory sollen Parameterunsicherheiten verringern und testen, ob dynamische dunkle Energie tatsächlich erforderlich ist. Wenn wiederholte, modellunabhängige Rekonstruktionen der Geschichte der dunklen Energie weiterhin von einer reinen kosmologischen Konstante wegweisen, werden Axion-Mechanismen größere Aufmerksamkeit fordern; wenn nicht, wird das Standard-ΛCDM-Modell seine Vorrangstellung zurückgewinnen.

Fazit

Die Behauptung, dass „alles verschwinden wird“ zu einem bestimmten Datum, ist ohne Kontext eine Übertreibung. Eine neue, gut dokumentierte theoretische Analyse zeigt, dass das Universum innerhalb eines plausiblen Modells aus Axionen plus kosmologischer Konstante, das mit aktuellen Durchmusterungsdaten abgeglichen wurde, seine Expansion umkehren und in etwa 33 Milliarden Jahren in einem Big Crunch enden könnte. Diese Schlussfolgerung hängt jedoch entscheidend von der Modellwahl und von Daten ab, die weiterhin Gegenstand aktiver wissenschaftlicher Prüfung sind. Das kommende Jahrzehnt der Beobachtungen wird entscheidend dafür sein, ob diese dramatische Schlussfolgerung von einer spekulativen Möglichkeit zu einer robusten Vorhersage wird – oder ob das Kosmos ein anderes, ruhigeres Schicksal bereithält.

James Lawson ist Wissenschaftsjournalist bei Dark Matter und berichtet über Physik, Weltraum und aufstrebende Technologien. Er hat einen MSc in Wissenschaftskommunikation und einen BSc in Physik vom University College London und lebt im Vereinigten Königreich.