Drei niederländische Wissenschaftler haben die Zeitskala für das Ende des Universums deutlich verkürzt. Ihre aktuelle Studie zeigt, dass Sternenreste wie Weiße Zwerge und Neutronensterne viel schneller zerfallen als bisher gedacht. Statt bis zu 101.100 Jahre zu bestehen, könnten Weiße Zwerge schon nach rund 1078 Jahren vollständig verschwinden. Grundlage dieser neuen Berechnung ist eine erweiterte Version der sogenannten Hawking-Strahlung, die nicht nur für Schwarze Löcher gilt, sondern auch für andere extrem dichte Objekte.
Ende des Universums „schon“ in etwa 10100 Jahren
Die Hawking-Strahlung wurde 1974 von Stephen Hawking vorhergesagt. Er zeigte, dass am Rand eines Schwarzen Lochs spontane Teilchenpaare entstehen können. Eines davon entkommt, das andere wird verschluckt. Dadurch verliert das Schwarze Loch winzige Mengen an Energie und Masse, bis es irgendwann vollständig verdampft. Die neue Studie legt nun nahe, dass ein Ereignishorizont dafür gar nicht notwendig ist. Schon sehr starke Gravitationsfelder, wie sie etwa bei Neutronensternen auftreten, reichen demnach aus, um eine ähnliche Strahlung zu erzeugen.
Die Forscher berechneten die Lebensdauer verschiedener Himmelskörper basierend auf diesem Effekt. Neutronensterne und stellare Schwarze Löcher verdampfen demnach jeweils nach etwa 1068 Jahren. Weiße Zwerge brauchen rund 1078 Jahre, supermassereiche Schwarze Löcher sogar bis zu 1096 Jahre. Frühere Modelle rechneten mit deutlich längeren Zeiträumen, weil sie diese Art von Strahlung nicht berücksichtigt hatten. Entscheidend ist ein Prozess namens gravitative Paarerzeugung, bei dem virtuelle Teilchenpaare durch die Krümmung der Raumzeit entstehen und reale Energie freisetzen.
Dabei spielt vor allem die Dichte eine Rolle. Je dichter ein Objekt ist, desto schneller verdampft es. Das erklärt, warum Schwarze Löcher und Neutronensterne ähnlich lange bestehen bleiben, obwohl sie sich stark unterscheiden. Unerwartet zeigte sich außerdem, dass Schwarze Löcher teilweise sogar langsamer strahlen. Ihnen fehle nämlich die feste Oberfläche, erklärte Koautor und Postdoktorand Michael Wondrak in einer Pressemitteilung der Radboud Universiteit. „Sie absorbieren einen Teil ihrer eigenen Strahlung, was den Prozess hemmt.“
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Studie stößt an neue Grenzen
Mit einem Augenzwinkern berechneten die Wissenschaftler auch die Verdampfungszeit alltäglicher Objekte. Der Mond oder ein menschlicher Körper würden durch diesen Effekt erst nach etwa 1090 Jahren vollständig zerfallen. Natürlich greifen in der Realität viel schnellere Prozesse. Dennoch verdeutlichen diese Zahlen eindrucksvoll, wie langsam das Universum im absoluten Endstadium verblasst.
Die Studie zeigt auch, dass es eine Grenze für die Dichte stabiler Materie gibt. Alles, was dichter als etwa drei Oktilliarden Gramm pro Kubikzentimeter ist, wäre längst zerfallen. Diese Grenze liegt weit unter der sogenannten Planck-Dichte (5,155 × 1096 kg/m3), die viele Modelle der Quantengravitation als oberste Schranke ansehen. Hypothetische extrem dichte Objekte, wie sie etwa in der Stringtheorie vorkommen, könnten deshalb im heutigen Universum nicht mehr existieren.
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Verlöschen aller Materie
Die Arbeit von Falcke, Wondrak und Suijlekom hat weitreichende Auswirkungen auf unsere Vorstellung vom Schicksal des Universums. Wenn Sternenreste wie Weiße Zwerge, Neutronensterne und selbst stellare Schwarze Löcher deutlich schneller zerfallen als bisher angenommen, verkürzt sich auch der Zeitrahmen für das sogenannte „Big Freeze“-Szenario erheblich. Die Ära, in der noch Masse- und Energiequellen existieren, endet damit viele Größenordnungen früher als gedacht – das All tritt deutlich schneller in eine dunkle, kalte Endphase ein.
Zugleich wird der Übergang in die sogenannte Dunkle Ära beschleunigt. Sobald auch die langlebigsten Objekte durch gravitative Paarerzeugung zerfallen sind, dominieren nur noch Prozesse wie der hypothetische Protonenzerfall oder die Reststrahlung supermassereicher Schwarzer Löcher. Die Hintergrundtemperatur des Universums sinkt rascher gegen den absoluten Nullpunkt, wodurch auch letzte Energieumwandlungen zum Erliegen kommen.
Darüber hinaus wirft die Studie neue Fragen über die Grenzen stabiler Materie und die Existenz hypothetischer extrem dichter Objekte auf. Da solche Objekte oberhalb einer bestimmten Dichteschwelle längst zerfallen wären, verlieren Modelle zyklischer oder stringtheoretischer Universen an Plausibilität. Damit verschiebt sich die Diskussion über das Ende des Universums von der klassischen Wärme-Tod-Theorie hin zu einem quantenphysikalisch motivierten Verlöschen aller Materie – lange bevor das Universum selbst stirbt.
Quellen: „Particle Creation by Black Holes“ (Communications in Mathematical Physics, 1975); „An upper limit to the lifetime of stellar remnants from gravitational pair production“ (Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, 2025); Radboud Universiteit
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