Big Rip

Hypothese über das Ende des Universums
Icon tools.svg
Dieser Artikel wurde in die Qualitätssicherung der Redaktion Physik eingetragen. Wenn du dich mit dem Thema auskennst, bist du herzlich eingeladen, dich an der Prüfung und möglichen Verbesserung des Artikels zu beteiligen. Der Meinungsaustausch darüber findet derzeit nicht auf der Artikeldiskussionsseite, sondern auf der Qualitätssicherungs-Seite der Physik statt.

Der Big Rip (englisch etwa für „Das große Zerreißen“, vereinzelt auch „Endknall“ genannt) ist in der Kosmologie neben dem Big Crunch („Das große Zusammenkrachen“) und dem Big Freeze („Das große Einfrieren“, ewige Expansion [auch als Big Chill oder Big Whimper bezeichnet]) ein drittes hypothetisches Ende des Universums. Dabei nimmt die Expansionsrate, getrieben von einer wachsenden Phantom-Energiedichte, immer schneller zu und divergiert schließlich in dem Big Rip genannten singulären Ereignis. Die Phantomenergie ist eine Form der Dunklen Energie. Das Universum würde von den größten zu den kleinsten Strukturen zerreißen. Zuerst trifft es Galaxienhaufen, dann Galaxien, das Sonnensystem, die Erde, Atome usw.[1]

ModelleBearbeiten

Nach dem Modell von Robert Caldwell (Dartmouth College, New Hampshire), Marc Kamionkowski und Nevin N. Weinberg aus dem Jahre 2003 würde eine kontinuierliche Expansion des Universums in sich selbst unter Umständen nicht ewig dauern, sondern könnte instabil werden und zu einem Big Rip entarten.

Die Autoren dieses Modells erhalten folgende Formel für die Zeit vom jetzigen Zeitpunkt   bis zum Zeitpunkt   der explosionsartigen Divergenz:

 .

Dabei ist

  •   ein Maß für die Expansionsstärke infolge der Dunkelenergie; in der Arbeit wird ein Beispiel mit   durchgerechnet.
  •   die Hubble-Konstante
  •   der reduzierte Wert für die gegenwärtige Materiedichte im Universum.

Obwohl die physikalische Natur der Dunklen Energie noch unbekannt ist, kann man sie sich als eine Art ideales Gas vorstellen, das eine Zustandsgleichung   mit dem sogenannten  -Parameter besitzt. Hier bezeichnet   den Druck,   die Energiedichte der Dunklen Energie,   die Dichte und   die Lichtgeschwindigkeit. Um eine beschleunigte Expansion des Weltalls zu erzwingen, müsste der  -Parameter kleiner als   sein. Die von Einstein eingeführte kosmologische Konstante führt zu einem Wert von  . Mit dem zugrunde gelegten Wert von   würde das Universum etwa in 22 Milliarden Jahren entarten.

Unter der Annahme eines konstanten  -Parameters ermittelten Riess et al. 2009 aus den Messdaten des Hubble-Weltraumteleskops einen w-Parameter von   und Komatsu et al. 2011 mit Hilfe der WMAP-Messdaten einen w-Parameter von  . Lässt man die Annahme eines konstanten  -Parameter fallen, so zeigen die Beobachtungen immer noch, dass   sich offenbar zeitlich wenig ändert.[2] Unwahrscheinlich sind Annahmen, dass sich derartige zerreißende Ereignisse lokal ereignen könnten, weil bisherige Beobachtungen zeigen, dass das Universum auf großen Skalen homogen ist.

LiteraturBearbeiten

  • Robert R. Caldwell, Marc Kamionkowski, Nevin N. Weinberg Phantom Energy and Cosmic Doomsday, Phys. Rev. Lett., 91, 2003, 071301, Arxiv

WeblinksBearbeiten

ReferenzenBearbeiten

  1. Andreas Müller: Big Rip (Memento vom 12. Oktober 2014 im Internet Archive). AstroWissen, 2007.
  2. Vom Urknall zum modernen Menschen: Die Entwicklung der Welt in 10 Schritten; Peter Ulmschneider; Google Books; abgerufen im September 2014