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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Zukunft des Universums



ralfkannenberg
15.06.2006, 19:59
Hallo zusammen.

Was meint Ihr, wie die Zukunft unseres Universums aussehen könnte ? Bleiben wir mal bei unserer guten Sonne; die wird immer heisser und damit das Leben auf der Erde auslöschen (Zeitrahmen 500 Mio - 1 Mrd. Jahre), sich zu einem Roten Riesen aufblähen und dabei einige innere Planeten einverleiben - je nach den modellierten Anfangs- und Randbedingungen wird nur der Merkur, möglicherweise auch die Venus und vielleicht sogar auch die Erde betroffen sein und schliesslich wird unsere Sonne zu einem Weissen Zwerg werden, der langsam und unspektakulär auskühlt.

Irgendwann wird er dabei die 100°C Grenze unterschreiten und da dieser Weisse Zwerg etliche Jahrmilliarden eine Temperatur zwischen 0° und 100° C aufweisen wird, könnte sogar eine Evolution auf der Sonne in Gang kommen und wenn denen dann die Rohstoffe ausgehen werden die vielleicht sogar Raketen bauen und die Rohstoffe der Erde abbauen. Vielleicht entdecken die dann sogar die Überreste der Freiheitsstatue, wer weiss ?

Das sind dann Zeiträume, in denen es dunkel geworden ist in unserer Galaxie, aber auch Zeiträume, in denen der Einfang oder gar die Kollision mit einem durch die mit dem Andromedanebel und den beiden Magellan'schen Wolken längst vereinigten Milchstrasse wandernden Braunen oder Roten Zwerges die 50%-Grenze übersteigt (so grob 100 Milliarden Jahre), so dass ein neuer Stern aufleuchten kann - je nach Abschätzung gibt es dann pro Galaxie vielleicht 4 leuchtende Hauptreihensterne.

In diesen Zeiträumen wird auch der Einfluss der Dunklen Energie, falls es sie wirklich gibt, längst eine wesentliche Rolle spielen.

Kennt jemand neue Publikationen zu diesem Thema ? - Viel Spass bei der Diskussion !

Freundliche Grüsse, Ralf

Joachim
16.06.2006, 11:21
Hallo Ralf,

mich würde in diesem Zusammenhang interessieren, wie wohl intelligente Lebewesen empfinden würden, die in einem dunklen Universum zu leben haben und ihre Energie nicht von einer Sonne, sondern von der Wärme der Sternleiche, auf der sie leben, bekommen. Würden solche Wesen überhaupt auf die Idee kommen, Raketen zu bauen und die unsichtbaren Trabanten zu besuchen, oder würden sie sich mehr auf das innerer ihrer Welt konzentrieren? Wir (Menschen) wissen mehr über das Weltall, als über die Meerestiefen, einfach weil uns die Sterne ständig vor Augen sind und schon immer fasziniert haben. Welchen Antrieb hätten wir in einem dunklen Universum, den Weltraum zu erkunden?

Gruss,
Joachim

Bynaus
16.06.2006, 11:59
Ich dachte bisher, dass die Venus keine Chance hätte, und dass es lediglich bei der Erde strittig ist, ob sie aufgrund der durch den heftigeren Sonnenwind abnehmenden Sonnenmasse schneller nach aussen wandert, als die zusätzliche Reibung der expandierenden Sonnenatmosphäre sie auf die Sonne zuwandern lässt. Ich glaube allerdings, dass selbst, wenn die Freiheitsstatue die Bildung von Pangäa Ultima in etwa 150 Millionen Jahren überleben wird (immerhin findet dann an der Ostküste der ehemaligen USA ein Teil der Gebirgsbildung statt!), den Einschlag des Mondes auf der Erde (abgebremst durch die expandierende Sonnenatmosphäre) dürfte sie nicht überleben - ich bezweifle, dass es irgend eine Oberflächenstruktur gibt, die diesen Einschlag überleben könnte. Dieser Einschlag hat allerdings auch einen Vorteil: Der Magmaozean, der sich dann bildet, wird noch für viele Jahrmillionen die sterile Oberfläche der Erde warm halten, während die Sonne zum weissen Zwerg wird...

Ich weiss nicht, ob sich auf der Sonne jemals "Leben" bilden wird: es gibt ja kein Fluid, und der kollabierte Sonnenkern besteht ja praktisch nur aus Kohlenstoff, Sauerstoff und ein bisschen Neon. Ob das reicht, um eine Evolution zu starten? Ob die erdrückende Gravitation (1 Sonnenmasse auf 1 Erdradius zusammengedrückt gibt so etwa 333000 Ge...) überhaupt grössere Strukturen erlaubt?

Eine bessere Perspektive hätten vielleicht weit entfernte Eismonde (weiter als Uranus, denn alle Eismonde, die näher an der Sonne sind, werden in den letzten Jahrmillionen der Sonne verdampfen bzw. fast all ihr Wasser verlieren), die eventuell noch einen Subeisozean bilden könnten - eventuell Triton?

Im Allgemeinen kann man sagen, dass in ferner Zukunft Leben, das bei tieferen Temperaturen existieren kann als das irdische, eindeutig einen "Universellen" Selektionsvorteil hat: je tiefer die "Betriebstemperatur", desto höher die Chance, auch in einem auskühlenden Universum eine Nische zu finden.

Aragorn
16.06.2006, 19:57
Hallo Ralf,

Fred Adams und Greg Laughlin haben die Ergebnisse ihrer Untersuchungen in einem allgemeinverständl. Buch dargelegt:

Fred Adams und Greg Laughlin, Die fünf Zeitalter des Universums, dtv-Verlag

http://www.amazon.de/exec/obidos/ASIN/3423330864/qid=1150476769/sr=1-1/ref=sr_1_11_1/302-3721985-9320811

Die Autoren beschreiben darin die weitere Entwicklung des Universums vom Urknall bis 10 hoch 100 Jahre danach.
Die 5 Zeitalter sind unterteilt anhand der Kriterien:

* Welche Objekte sind die Hauptenergielieferanten?
* In welchem Zustand liegt der überwiegende Teil der im Universum vorhanden Masse vor?

ß ist das jeweilige Zeitintervall als Zehnerpotenz angegeben
Die Vorhersagen bezüglich der Prozesse in den späteren Zeitaltern sind zunehmend spekulativer.

Nachfolgend eine kurze Zusammenfassung der Studie:

1) Das Zeitalter der Urmaterie: -50<ß<5
Strahlung ist der Hauptenergielieferant
es gibt keine Sterne

2) Das Zeitalter der leuchtenden Sterne: 6<ß<14
* der größte Teil der im Universum erzeugten Energie kommt von Kernfusionen in Sternen
diese Epoche endet:
* mit dem erkalten der langlebigsten Sterne, den roten Zwergsternen (die langlebigen und leuchtschwachen roten Zwergsternen mit 0,08 bis 0,43 Sonnenmassen sind so zahlreich, daß ihre Gesamtmasse diejenige aller größeren Sterne deutlich übertrifft)
* wenn aller Wasserstoff in den Galaxien zur Sternbildung verwendet wurde und somit die Sternbildung endet

3) Das Zeitalter der entarteten Sterne: 15<ß<39
* der größte Teil der Masse des Universums steckt in entarteten Sternresten (in braunen und weißen Zwergen mit 0,01 bis 0,08 Sonnenmassen , Neutronensternen und Schwarze Löchern)
* es gibt nahezu keine Strahlung mehr
* im Mittel leuchten in einer Galaxie von der Größe der Milchstrasse nur noch sehr wenige Sterne. Diese entstanden durch den sehr seltenen Zusammenstoß von zwei braunen Zwergsternen.
* bis zur 30.Dekade ist die Hauptenergiequelle die dunkle Materie, welche von weißen Zwergen verschluckt, oder im Halo von Galaxien in Photonen, Neutrinos, Elektronen und Protonen samt Antiteilchen umgewandelt wird. Pro Zwerg kann dadurch eine mittlere Strahlungsenergie von ca. 1 Billiarde Watt (10 hoch 15 Watt) erzeugt werden. Das ist ca 100 Milliarden mal weniger als unsere Sonne heute produziert. Die Oberflächentemperatur des Zwergs beträgt ca. 60 Kelvin. Der Energielieferant dunkle Materie reicht für ca. 20 kosmologische Dekaden (also ca. 10 Milliarden mal länger wie unsere Sonne Energie durch Kernfusion erzeugen kann). Danach ist der Vorrat an dunkler Materie in den Halos der Galaxien erschöpft.
* am Ende des Zeitalters der entarteten Sterne entsteht die meiste Energie durch Protonenzerfall in weißen Zwergen (dieser liefert pro Zwerg im Mittel nur noch ca. 400 Watt Strahlungsleistung)

4) Das Zeitalter der schwarzen Löcher (SL): 40<ß<100
* die meisten Sternreste sind von SL verschluckt worden. Während zu Beginn des Zeitalter der SL diese noch durch Sternabsorption an Masse zunehmen, ändert sich dies zum Ende dieser Epoche. Dann ist keine ungebundene Materie mehr vorhanden und die Hintergrundstrahlung (von heutigen 3 Kelvin) führt selbst den größten SL weniger Energie zu, als diese durch Hawking-Strahlung verlieren. Am Ende der Epoche sind alle SL verdampft und wieder in Strahlung umgewandelt worden.
Wie zu Beginn des Universums, dem Zeitalter der Urmaterie ist Strahlung dann wieder der Hauptenergielieferant. Die Energiedichte der Strahlung ist dann nur viel, viel geringer als heute.

5) Das Zeitalter der Dunkelheit: ß>100
Nach 100 kosmologischen Dekaden sind alle Protonen und SL verdunstet.
Geblieben sind nur die Abfallprodukte dieser Prozesse: Photonen von kolossaler Wellenlänge, Neutrinos, Elektronen und Positronen.

Gruß
Helmut

Bynaus
17.06.2006, 09:29
Sehr interessant!

Welche Einheit hat &#223;? Sekunden? Jahre?

Aragorn
17.06.2006, 11:06
Sorry habe ich vergessen anzugeben. Die Einheit von ß ist Jahre.

Das Zeitalter der leuchtenden Sterne mit: 6<ß<14
beginnt also 1 Million Jahre nach dem Urknall und
endet 100 Billionen Jahre nach dem Urknall.

Gruß
Helmut

Bynaus
28.06.2006, 20:21
Ich habe eine interessante Seite zum Thema "Zukunft des Sonnensystems" gefunden - dort findet sich auch die Aussage, dass sowohl die Erde als auch die Venus die Rote-Riesen-Phase der Sonne &#252;berstehen werden. Sehr interessant, wie ich finde...

http://www-astronomy.mps.ohio-state.edu/~pogge/Lectures/vistas97.html

ralfkannenberg
28.06.2006, 23:30
Das habe ich ausgedruckt, werde ich auf dem Nachhauseweg in der S-Bahn lesen :)

Freundliche Grüsse, Ralf

UMa
11.07.2006, 23:01
Hallo Bynaus,

habe ich richtig gelesen, der Mond soll durch die Abbremsung der expandierten Sonnenatmosph&#228;re auf die Erde st&#252;rzen?

Das kommt mir nicht sehr wahrscheinlich vor. Sollte die Abbremsung tats&#228;chlich so stark werden, m&#252;sste da nicht auch die Erde in der Sonne verschwinden?

Gr&#252;&#223;e UMa

Bynaus
12.07.2006, 00:41
Hallo UMa,
Du beziehst dich auf den Artikel auf meiner Webseite, den ich nach dem Lesen der oben verlinkten Seite geschrieben habe?

http://www.final-frontier.ch/index.php?content=Die_ferne_Zukunft_der_Erde

Nun, die Infos darin speisen sich auch noch aus einer anderen Quelle: Dem Buch "Life and Death of Planet Earth" von P.Ward und D.Brownlee (die gleichen, die auch das Buch "Rare Earth" verfasst haben).

Ich k&#246;nnte mir vorstellen, dass der Prozess des sich aufweitenden Erdbahnradius aufgrund des Massenverlustes der Sonne wichtiger ist als die Abbremsung - f&#252;r den Mond gilt das dann nat&#252;rlich nicht. Zudem, was sind 400'000 km, verglichen mit 150'000'000? Du hast aber recht, dass man dem nachgehen sollte, ich werde in dem Buch die Referenz dazu suchen (nur leider habe ich es zur Zeit ausgeliehen).

EDIT: Ich hab mal ein bisschen nachgerechnet: Das ganze scheint gar nicht so abwegig.
Zun&#228;chst einmal muss man herausfinden, wieviele Arbeit am Mond durch die Reibung entlang seiner Bahn verrichtet wird. Daf&#252;r habe ich folgende Annahmen getroffen:
- Die H&#228;lfte der Sonnenmasse ist gleichm&#228;ssig &#252;ber einen Bereich mit dem Radius 1.5 AU "verschmiert" --> Dichte von ca. 2e-5 kg/m^3
- Der Mond ist eine Kugel (cw = 0.45), + Str&#246;mung ist turbulent (Re ~ 1e9)
- Die mittlere Geschwindigkeit des Mondes gegen&#252;ber dem Gas betr&#228;gt ca. 1 km/s (Bahngeschwindigkeit des Mondes)

Damit ergibt sich eine Reibungskraft von etwa 4.3e10 Newton. Entlang der Mondbahn wird damit eine Arbeit von etwa 1e20 Joule verrichtet.
Der Mond hat eine kinetische Energie von etwa 3.7e28 Joule, und eine potentielle Energie von 7.4e28 Joule, zusammen etwa 1e29 Joule.

Wenn man pro Umlauf davon jeweils 1e20 Joule verbraucht, dann ist die gesamte Bahnenergie des Mondes in 1.11e9 Uml&#228;ufen oder etwa 90 Millionen Jahren komplett abgebaut.

Ich
12.07.2006, 11:58
Interessantes Thema.
Eine Frage zu den 5 Zeitaltern:
Das ist ja ziemlich spekulativ, DM als Energiequelle und sogar eine Zeitskala für den Protonenzerfall.
Weiß jemand, ob die jetzt angenommene Beschleunigte Expansion nicht schon lange vorher alle Galaxien zerrissen haben wird?

UMa
12.07.2006, 13:40
Hallo Bynaus,

ich bezog mich eigentlich auf Post #3. Deinen Artikel habe ich aber inzwischen gelesen.
Es scheint nicht ganz trivial zu sein.

Meine Gedanken:
Du gehst von einem maximalen Sonnenradius von 1,5AU aus? Neuere Modelle kommen auf weniger ca 0,8AU.
http://www.sussex.ac.uk/press_office/media/media191.pdf

Die Dichte an der Photosph&#228;re d&#252;rfte &#252;berschl&#228;glich zwischen 10^-9 und 10^-8 kg/m3 liegen.
Die Relativgeschwindigkeit des Mondes ist nicht 1km/s sondern schwankt um 30km/s wegen der Bewegung um die Sonne. Dies gibt m.E. einen h&#246;heren Widerstand ca. mal 60.
Der cw-Wert d&#252;rfte zwischen 0,08 und 2 liegen ja nach Werten von Re und rho.

Gr&#252;&#223;e UMa

PS: Sch&#246;ne Beitr&#228;ge auf deiner Seite. :)

Bynaus
12.07.2006, 14:27
http://www.sussex.ac.uk/press_office/media/media191.pdf

Interessanter Link, danke! Werde den Text gleich lesen...


Die Dichte an der Photosph&#228;re d&#252;rfte &#252;berschl&#228;glich zwischen 10^-9 und 10^-8 kg/m3 liegen.

Wie kommst du auf diesen Wert?


Die Relativgeschwindigkeit des Mondes ist nicht 1km/s sondern schwankt um 30km/s wegen der Bewegung um die Sonne.

Stimmt... Immer dieses geozentrische Denken!


Der cw-Wert d&#252;rfte zwischen 0,08 und 2 liegen ja nach Werten von Re und rho.

Warum? Der cw-Wert ist doch formabh&#228;ngig. Eine Kugel hat einen cw von 0.45, so stehts zumindest in der Wikpedia. Meine Rechnung dazu war: F = 0.5 * rho * v^2 * A * cw.


PS: Sch&#246;ne Beitr&#228;ge auf deiner Seite.

Danke! ;)

UMa
12.07.2006, 21:14
Hallo Bynaus,

die Idee ist folgende.
Die Sonnenstrahlung kommt aus einer optischen Tiefe tau~1, die im wesentlichen von der Gasmenge zwischen Photosph&#228;re und Beobachter abh&#228;ngig ist. Diese Gasmenge ist n&#228;herungsweise proportional zu Dichte*H (H=Skalenh&#246;he). Die Skalenh&#246;he ist bei gleicher Zusammensetzung proportional zu T/g (Temperatur/Fallbeschleunigung) ~T*R^2/M.
R~166Rs, T=0.5Ts (s=Sonne heute) gibt H~166^2/2=13778. Also ist die Dichte ca 13778 mal geringer als in der Photosph&#228;re der Sonne heute.
Wikipediawert rho_phot=10^-7 g/cm&#179; -> 7*10^-9 kg/m&#179;

(Genauerer Wert 3*10^-7 g/cm&#179; -> 2*10^-8 kg/m&#179;)
Leider h&#228;ngt die Opazit&#228;t (Undurchsichtigkeit) noch stark von der Temperatur ab, weswegen es sehr ungenau ist.
Was man also brauchte w&#228;re ein Atmosph&#228;renmodell f&#252;r diese Phase der Sonne um rho(r) zu bestimmen.

Zum cw-Wert. Dieser h&#228;ngt stark von der Renoldszahl ab.
Hier
http://de.wikipedia.org/wiki/Dimensionsanalyse
findet sich eine Grafik im Abschnitt "Str&#246;mungswiderstand einer Kugel"
F&#252;r sehr niedrige Dichten, mit mittlere freier Wegl&#228;nge gro&#223; gegen den K&#246;rper, gelten dann wieder andere Gesetze. Die N&#228;herung ist inelastischer Sto&#223; -> cw=2 f&#252;r alle K&#246;rper.

Gr&#252;&#223;e UMa

FUNtastic
02.06.2007, 13:54
Hallo liebe Forumsmitglieder,

nachdem ich vor kurzem auf dieses Forum gestoßen bin und als wissenschaftlicher Laie, jedoch durchaus Astronomie-Interessierter, einige Beiträge sowie diverse kontroverse Diskussionen verfolgt habe, möchte ich nun ebenfalls eine Frage stellen:

Kürzlich hörte ich zum ersten Mal von der Theorie des sog. "Big-Rips", nach der das Universum in ferner Zukunft, bedingt durch die stetig wachsende Expansionsgeschwindigkeit, in einem finalen "Auseianderreissen" vergehen soll.

Habe ich dies insofern richtig verstanden, dass die Theorie besagt, dass die Kraft, welche die Expansion bewirkt zu einem bestimmten Zeitpunkt die em-Kraft übersteigt, so dass die Atome ihre Bindung verlieren?

Gilt diese Hypothese im Allgemeinen, neben der des "Big-Crunches" und der des unendlich expandierenden, dunklen Universums als diskussionswürdige Alternative, oder handelt es sich dabei eher um ein konstruiertes Weltuntergansszenario, welches im Kern jeglicher wissenschaftlicher Grundlage entbehrt?

Ich frage deshalb, weil ich in populärwissenschaftlichen Abhandlungen, bzw. auch in den Medien bisher nur von den anderen beiden möglichen Szenarien gehört hatte.

P.S.: Habe bereits versucht über die Suchfunktion im Forum entspr. Beiträge zu finden, da jedoch Suchwörter aus mindestens 4 Zeichen bestehen müssen, blieb nur die Schreibweise mit Bindestrich, die jedoch kein zufriedenstellendes Ergebniss lieferte.

Vielen Dank!
Freundliche Grüße
Matthias

ispom
02.06.2007, 14:06
Hallo Mathias,

herzlich willkommen hier im Forum!


Habe bereits versucht über die Suchfunktion im Forum entspr. Beiträge zu finden, da jedoch Suchwörter aus mindestens 4 Zeichen bestehen müssen, blieb nur die Schreibweise mit Bindestrich, die jedoch kein zufriedenstellendes Ergebniss lieferte.

nimm den, oder besser noch den zweiten:

http://de.wikipedia.org/wiki/Big_Rip

http://en.wikipedia.org/wiki/Big_Rip

Gruß von Ispom

FUNtastic
02.06.2007, 14:24
... zuerst einmal vielen Dank für die prompte Antwort!
Zumindest den deutschen Wikipedia-Artikel kannte ich schon. Werde nun mal die verlinkten Artikel aus der englischsprachigen Wiki durchlesen.

Was mir bisher nicht plausibel erscheint ist, aus welchm Grund so grundverschiedene Szenarien in Frage kommen.

Nach meinem Verständnis gibt es eine Expansionsgeschwindigkeit, die sich auf einer Zeitskala mit stetig steigender Geschwindigkeit erhöht. Die Gravitation wirkt entgegen der Expansion. Auch die Bindungsenergie der Atome ist bekannt. Müsste man mit diesen bekannten Variablen nicht zu einem klaren Ergebnis kommen können? Ist es so, dass die Gesamtmasse der im Universum vorhandenen Materie nicht hinreichend bekannt ist und deshalb die verschiedenen Modelle zu einem jeweils anderem Ergebnis kommen, oder spielen noch weitere Faktoren eine Rolle, an die ich nicht gedacht habe?

Werde mich jedoch nun erstmal etwas einlesen, vielleicht stoße ich ja selbst auf eine Antwort...

Viele Grüße
Matthias