THEMA: Das Ende des Wasserstoffs - wie geht's weiter ?

Das Universum fusioniert Wasserstoff zu Helium. Ein Prozess, bei dem Wasserstoff aus schweren Elementen rückgewonnen würde, ist nicht bekannt.
Demnach müsste der Tag kommen - wenn auch in sehr weiter Ferne -, an dem diesem Universum der Brennstoff ausgeht.
Wie muss man sich dieses Szenario vorstellen ? Das dürfte dann ja das Ende jeglichen Lebens in unserem Kosmos bedeuten ?
Schade für all den Aufwand, der bis dahin zwischen Urknall und diesem Tag X betrieben wurde ...

Kann erstmal nur mit zwei Fragen antworten.

Kann etwas ewig existieren?
Ist für Bewusstsein im Universum zwingend Wasserstoff erforderlich?

Hallo Cim Borazzo,

Das dürfte dann ja das Ende jeglichen Lebens in unserem Kosmos bedeuten ?

Richtig. Spätestens nachdem der letzte Stern verloschen und als Weißer Zwerg ausgekühlt ist, friert alles ein, was jemals im Universum gelebt hat. Grob geschätzt ist es in etwa 100 Billionen Jahren so weit. Denkbar sind noch Kollisionen von Braunen Zwergen, die sich sporadisch zu vereinzelten Roten Zwergsternen vereinigen, die dann noch etwa 1 Billion Jahre lang Wasserstoff fusionieren, aber galaxisweit ist weitestgehend Feierabend mit Leben. In anderen Galaxien wird es nicht anders aussehen: Auch dort der Big Freeze in etwa 100 Billionen Jahren.

Lesetipp für die, die wissen wollen, wie die Geschichte weitergehen könnte:

arxiv.org/abs/astro-ph/9701131

Wasserstoff gibt es nicht nur in den Sternen und wird dort zur Fusion verwendet. Ich denke, das ist gesamt gesehen nur ein kleiner Teil. Weitaus mehr Wasserstoff ist noch im interstellaren Raum vorhanden. Der kann theoretisch ja auch noch in Sternen zu Fusionszwecken benutzt werden.

Na das nenne ich mal ein Versicherungsfall.

Brooder schrieb: Kann erstmal nur mit zwei Fragen antworten.

Kann etwas ewig existieren?
Ist für Bewusstsein im Universum zwingend Wasserstoff erforderlich?

Ja .

Ja da Bewusstsein Leben braucht und Leben Sonnen und Sonnen Wasserstoff .

Heinzendres schrieb.
Ja.
Ja da Bewusstsein Leben braucht und Leben Sonnen und Sonnen Wasserstoff .

Leben so wie wir es kennen braucht eine gewisse Wärme heißt Energie.
Es gibt aber auch unzählige andere Prozesse welche Wärme erzeugen können außer Sonnen aus Wasserstoff.


Aber mal zu den Ausgangsfragen:

Cim Borazzo schrieb:
Demnach müsste der Tag kommen - wenn auch in sehr weiter Ferne -, an dem diesem Universum der Brennstoff ausgeht.
Wie muss man sich dieses Szenario vorstellen ? Das dürfte dann ja das Ende jeglichen Lebens in unserem Kosmos bedeuten ?
Schade für all den Aufwand, der bis dahin zwischen Urknall und diesem Tag X betrieben wurde ...

Mag sein, dass wirklich ein Zeit kommt, in der das letzte Fünkchen Leben im Universum und damit auch der letzte bewusste Gedanke erlischt.
Nur denke ich, dass es nicht die Menschheit sein wird, welche dieses letzte Fünkchen sein wird.
Es sei denn, die Menschheit ist durch einen aberwitzigen Zufall sowieso nur die einzige erkenntnis- und bewusstseinsfähige Spezies im Universum.
Dann allerdings würde bereits mit dem Ende des Lebens auf der Erde bzw. dem Aussterben der Menschheit die letzte Frage von Cim Borazzo beantwortet sein.
Selbst voller leuchtender Sterne wäre das Universum dann bereits tot, auch wenn es die Menschheit noch viele Millionen Jahre schaffen würde zu existieren.
Was wäre das erstmal für eine aberwitzige Verschwendung!

Da ich aber Optimist bin, denke ich, dass sich in dieser unvorstellbar langen Zeit bis zum erlöschen der letzten Sterne noch viele andere Spezies an der Schönheit des Universums erfreuen und darüber staunen können.

Man kann es ja auch anders sehen:
Wenn man davon ausgeht, dass es so etwas wie eine Ewigkeit gibt, in der selbst unser Universum nur ein kurzes Aufblitzen von etwas Erkennbarem bzw. Verstehbarem ist, dann kann man auch davon ausgehen, dass es in dieser Ewigkeit immer wieder so etwas geben kann.
Was für ein unvorstellbarer Zufall wäre es erst, wenn gerade wir Menschen selbst in dieser Ewigkeit, die nicht mehr in Jahren auszudrücken ist, das einzig jemals Erkenntnisfähige sein sollten?

Was ich aber traurig finde ist, wenn alles Denken, Empfinden und Staunen was in diesem Universum erlebt werden konnte, mit seinem Erlöschen, in die absolute Vergessenheit versinken sollte.
Zu klein ist aber mein Verstand um darüber ein Urteil abgeben zu können.


Brooder

Chris schrieb: Na das nenne ich mal ein Versicherungsfall.

Die Versicherung zahlt nur wenn jemand Ansprüche anmeldet.
Wenn aber alle verdurstet sind weil zum kochen von Wasser eine wichtige Zutat fehlt gibts niemand der Ansprüche geltend machen kann.
Außerdem: bei höherer Gewalt zaht die Versicherung eh nicht.

Hi,

Brooder schrieb: Was ich aber traurig finde ist, wenn alles Denken, Empfinden und Staunen was in diesem Universum erlebt werden konnte, mit seinem Erlöschen, in die absolute Vergessenheit versinken sollte.
Zu klein ist aber mein Verstand um darüber ein Urteil abgeben zu können.

Jaja, die geistige Ohnmacht sowie gleichzeitig die (emotionale) Macht über das Individuum sind Realitäten des Irrationalen * und leider Teil dieser Spezies. SCNR

* zwischen drei- und vierdimensionaler Kognition (Qualia - Denken) besteht eine unüberbrückbare kognitive Differenz ... o.s.ä.

(bei Heidegger 'ontogolische Differenz')


mvg Philzer

Brooder schrieb: Es gibt aber auch unzählige andere Prozesse welche Wärme erzeugen können außer Sonnen aus Wasserstoff.

Was für ein unvorstellbarer Zufall wäre es erst, wenn gerade wir Menschen selbst in dieser Ewigkeit, die nicht mehr in Jahren auszudrücken ist, das einzig jemals Erkenntnisfähige sein sollten?

Aber auch diese anderen Prozesse werden Erschöpft sein irgentwann

Sollte es dann für uns nicht umso mehr ansporn sein zu überleben .

Ganz langfristig wird es im Universum keine Energiequelle mehr geben, den etwa eine hochentwickelte Zivilisation zu ihrem Überleben nutzen könnte.

Bis dahin wird eine Zivi sicher Mittel und Wege gefunden haben sich zumindest einen Teil der verschwindenden Energie zu sichern. Allerdings wird auch das mal ausgehen.
Aber vorher machen wir noch ne Party am Rande des Universums. Bei einem oppulenten Dinner schauen wir dann dem Ende zu. Also dann die letzten Bestellungen bitte!!

Der Wasserstoff stellt derzeit etwa 5% des gesamten Energieinhalts des Universums. 25% entfallen auf die Dunkle Materie und etwa 70% auf die gravitativ negativ wirkende s.g. Dunkle Energie.
Die Anteile der Spieler verschiebt sich seit dem Beginn des Universums ständig.
Schaut man von heute in die Zukunft, werden die beiden ersten ständig an Bedeutung verlieren, während die auseinandertreibende Komponente an Bedeutung und Einfluss gewinnen wird.

Allgemein formuliert heißt das, dass die gravitativ positiv wirkenden Elemente sich verdünnen und damit an Einfluss verlieren, während die negativ wirkende Komponente das Rennen gewinnen wird.

Interessant wäre also jetzt die Frage, was macht die Raumexpansion am Ende aller Zeiten mit der starken Kernkraft. Wird diese Expansion so aggressiv, dass sie in der Lage sein wird, auch noch die Protonen zu zerreißen? Haben wir dann nur noch ein kaltes Quark - Gluon Plasma?

Was passiert in einem solchen Szenario mit den Elementarteilchen, den Elektronen, den Quarks und den Neutrinos?
Was passiert mit den WW Teilchen, den Photonen, den Gluonen und den W und Z Teilchen?

Den Wasserstoff hat es dann schon längst zerlegt.

Thomas

Thomas schrieb: Allgemein formuliert heißt das, dass die gravitativ positiv wirkenden Elemente sich verdünnen und damit an Einfluss verlieren, während die negativ wirkende Komponente das Rennen gewinnen wird.

Interessant wäre also jetzt die Frage, was macht die Raumexpansion am Ende aller Zeiten mit der starken Kernkraft. Wird diese Expansion so aggressiv, dass sie in der Lage sein wird, auch noch die Protonen zu zerreißen? Haben wir dann nur noch ein kaltes Quark - Gluon Plasma?

Was passiert in einem solchen Szenario mit den Elementarteilchen, den Elektronen, den Quarks und den Neutrinos?
Was passiert mit den WW Teilchen, den Photonen, den Gluonen und den W und Z Teilchen?

Den Wasserstoff hat es dann schon längst zerlegt.

Das weiß denke ich derzeit noch niemand, da wir die Dunkle Energie noch nicht verstanden haben. Wäre die Stärke der Dunklen Energie proportional zum Volumen des Raumes, dann würde wenn ich mich nicht irre nicht einmal den Galaxien etwas passieren, nur die (bis dahin größeren) Galaxien würden mit immer größerer Geschwindigkeit auseinanderfliegen.

(Bitte jemand korrigieren, falls ich mich irre)

Claus,

bin wieder zurück vom Segeln. Hab mich ein bisschen vom Wind, letztendlich von der Wasserstofffusion der Sonne, treiben lassen.

Auf dein Argument zurückkommend, will ich nur bemerken, dass natürlich niemand weiß, wie es am Ende aller Tage aussehen wird, klar!

Gesetzt den Fall, dass die gravitative Wirkung und Bindung der heutigen Strukturen eines Tages auch aufgelöst wird, da die Expansionsenergie in der Lage sein wird, sämtliche Strukturen zu nivellieren, dann werden auch gravitativ positiv wirkenden Bindungen eines fernen Tages aufgelöst.

Das Gedankenmodell geht sogar soweit, dass nicht nur die schwächste aller Kräfte, die Gravitation, das Rennen verliert, sondern auch die elektromagnetische WW und auch die starke Kraft.

Thomas

Hi,

Naja, es müsste alles wieder dahin 'zurückkehren' wo es hergekommen ist, in die Quantenfluktuation?

...bezogen auf das Urknallvideo von Gaßner:

Es war also doch alles nur ein Kredit.
Mist.


mvg Philzer

Philzer schrieb:
SCNR

na, das macht dich mir symphatisch, bist halt auch nur ein Mensch

Brooder schrieb:
Was für ein unvorstellbarer Zufall wäre es erst, wenn gerade wir Menschen selbst in dieser Ewigkeit, die nicht mehr in Jahren auszudrücken ist, das einzig jemals Erkenntnisfähige sein sollten?

heinzendres schrieb:
Sollte es dann für uns nicht umso mehr ansporn sein zu überleben .

besser wär´s, dass diese Last bzw. dieses Los auf viele Schultern im Universum verteilt wäre.

Thomas schrieb: Interessant wäre also jetzt die Frage, was macht die Raumexpansion am Ende aller Zeiten mit der starken Kernkraft. Wird diese Expansion so aggressiv, dass sie in der Lage sein wird, auch noch die Protonen zu zerreißen? Haben wir dann nur noch ein kaltes Quark - Gluon Plasma?

Was passiert in einem solchen Szenario mit den Elementarteilchen, den Elektronen, den Quarks und den Neutrinos?
Was passiert mit den WW Teilchen, den Photonen, den Gluonen und den W und Z Teilchen?

Den Wasserstoff hat es dann schon längst zerlegt.

Wie ich in einem neueren Thread schon darlegte, wirkt die Expansion des Vakuums überall gleich. Dort, wo es effektiv zu keiner Rezessionsgeschwindigkeit gelangt hat, wird es das auch in Zukunft nicht, also in der lokalen Gruppe oder zumindest nicht innerhalb der Galaxie. Dort überwiegt die Materie nämlich schon immer, verdünnt sich (mangels Rezession) nicht und wird daher immer überwiegen. ... es sei denn sie überwiegt jetzt schon nicht, und die ano(r)malen Rotationskurven sind ein Zeichen dafür. (zum Nachrechnen gerade keine Zeit/Lust habend und auf die "gute alte" DM vertrauend)

Rainer,

um die Gefahr eines aneinder vorbeiredens zu verringern, möchte ich folgendes Bild nochmal in Erinnerung rufen:

Der Hefeteig und die darin befindlichen Rosinen. Wenn der Hefeteig sich ausdehnt und die Rosinen nicht, dann entspricht das den heutigen Beobachtungen.
Die Galaxien und die Galaxiencluster sind gravitativ gebunden. Wird diese Bindung großräumiger Strukturen aber in Zukunft immer mehr geschwächt, dann wird es eine Zeit geben, in der diese Bindung mit der Stärke der Expansion vergleichbar wird. Spätestens dann lösen sich die großräumigen Strukturen auf.

Zeitlich noch weiter gedacht trifft dieses Schicksal auch kleinere Strukturen, wie Galaxien und noch weiter gedacht auch massive Himmelskörper, wie Sterne und Planeten....

Und noch weiter gedacht, auch die Materiebausteine selbst. Die Expansionsgeschwindigkeit muss nur wieder vergleichbar werden mit den Bindungskräften.

Das nennt man dann den Big Rip.

Das Expansionsverhalten scheint nach derzeitigem Kenntnisstand exponentiell zu verlaufen und keiner weiß, wie steil diese Kurve ansteigen wird. Eine Exponentialfunktion ist eine mathematische Kurve, die eindeutig beschrieben ist. Es weiß auch keiner, ob sich die Natur an eine strenge mathematische Funktion halten wird.

Vorausgesetzt dabei immer, dass die Eigenschaften der DE sich zeitlich nicht ändern. Aber das weiß ja auch keiner. Und wird wahrscheinlich so schnell auch keiner wissen.

Thomas

In den nächsten Jahren und Jahrzehnten wird es weitere präzisere Messungen geben. Vielleicht kann man damit immer mehr potentielle Szenarien ausschließen.

Wenn ich als Laie tippen darf, würde ich auf die kosmologische Konstante der ART tippen. Würde sich dieser Tipp als real herausstellen (die Natur kümmert sich nicht, was ich glaube), dann würden die Galaxienhaufen und alles was kleiner ist stabil bleiben. Nur die Galaxienhaufen würden immer schneller auseinanderfliegen - so schnell, dass man von einem Haufen aus keinen anderen mehr sehen kann.

Claus,

so würde es sicher beginnen. Unser beobachtbarer Horizont entfernt sich immer schneller und für uns wird es immer dunkler.
Lange Zeit würden wir noch die Sterne unserer Milchstraße sehen oder die Struktur, die nach der Verschmelzung mit Andromeda dann existieren wird.

Man muss wirklich sehr sehr lange Zeiträume ins Auge fassen, wenn man die Folgen eines Big Ripp auch nur erahnen will.

Eine Grundsatzüberlegung möchte ich noch anfügen. Kam oben schon zur Sprache:

Wenn in der Natur Kräfte oder Feldstärken vergleichbar werden, immer dann passiert etwas.

Beispiel: wenn unsere Augen Radiowellen sehen, dann passiert nix, da deren Wellenlänge und die Lichtsensoren unserer Augen nicht harmonieren.

Wenn unsere Ohren Ultraschall hören, dann passiert nix, da unser Trommelfell diese Energien und Frequenzen nicht übertragen kann.

Usw.

Wenn aber die richtigen Energien auf empfängliche Strukturen treffen, dann passiert etwas.

Dieser Gedanke liegt dem Big Ripp zugrunde.

Wann sind die Ausdehnungseigenschaften in einem vergleichbaren Verhältnis zu den Bindungskräften der Materie.

Wenn solche vergleichbaren Verhältnisse eintreten, dann wird das Folgen haben.

Im Übrigen wäre das auch die Schlussfolgerung aus einer sehr sehr lang andauernden Entropiezunahme (2. Hauptsatz der TD)

Lass mich gern eines Besseren belehren, wenn ich falsch liege.

Thomas

Thomas,

wie Rainer bereits sehr gut erläutert hat, wird die DM nach heutigem Kenntnisstand nicht ausreichen, um existierende gravitative Bindungen aufzulösen. Je nach Modell könnte es ggf. noch ausreichen, um wirklich großräumige Strukturen aufzulösen. Nach LCDM wäre aber nicht mal davon auszugehen, dass das Virgo Cluster sich auflösen wird. Für den Big Ripp benötige es schon deutlich mehr DM, aber von dieser Phantomenergie gibt es bisher keine Spur...

Dennoch würde auch beim aktuell favorisierten Big Freeze alles enden, wenn auch durch andere Prozesse. Ausgebrannte Sterne, verdampfende Schwarze Löcher, Protonenenzerfall...

Wahrscheinlich bleibt es dabei. Evtl. entsteht ein neues Universum. Oder es kommt eben doch zum Big Ripp - aber wie gesagt nicht nach den aktuell favorisierten kosmologischen Modellen (allen voran LCDM).

Arrakai

Arrakai,

wenn sich die Strukturen im Universum zunehmend verdünnen, Dichteabnahme, dann gilt das eigentlich für alle Strukturen. Es ist nur eine Frage der Zeit.

Wenn sich die Galaxien so weit voneinander entfernt haben, das die gravitative Wechselwirkung gegen Null geht, ja, dann hat sich die Bindung aufgelöst.

Und in ferner Zukunft tut sie das dann auch für stärkere Wechselwirkungen.

Thomas

Thomas,

nein, es ist - wie erläutert - keine (reine) Frage der Zeit. Es ist vor allem eine Frage der Energie. Sonst müssten die Kosmologen sich über den Big Freeze ja keine Gedanken machen.

Arrakai

Es gibt aktuell verschiedene Szenarien für die weitere Zukunft des Kosmos, die derzeit unter den Physikern und Kosmologen diskutiert werden.

Big Rip ist eines der diskutierten Szenarien.

Interpretiert man DM DE aber als die kosmologische Konstante der ART, würde es niemals zu einem Big Rip kommen. Dies würde (soweit ich es verstehe) bedeuten, dass sich zukünftig für z.B. die Milchstraße gegenüber heute nichts ändern würde. Die DM DE wäre pro Raumsegment immer gleich groß. Das exponentielle Wachstum der DM DE ergäbe sich ausschließlich aus dem exponentiellen Wachstum des Raumes (hoffe, dass ich mich damit nicht irre).

@Claus

Du hast vollkommen recht, das ist ja auch das, was Rainer und ich schreiben. Nach ΛCDM wird es daher nichts mit dem Big Ripp...

Thomas schrieb: wenn sich die Strukturen im Universum zunehmend verdünnen, Dichteabnahme, dann gilt das eigentlich für alle Strukturen. Es ist nur eine Frage der Zeit.

Ich wiederhole meine Ausfürhungen noch einmal in anderen Worten, hoffe ich.

Die Expansion findet statt, wenn die DE gegenüber der Gravitation überwiegt. Weder die DE noch die Masse verändern sich. Beides bleibt in alle Ewigkeit konstant. Das einzige was sich ändern kann, ist die Dichte der Materie. Die Dichte kann sich nur durch Expansion ändern. Innerhalb gebundener Systeme findet jedoch keine Expansion statt, weil dort lokal die Gravitation gegenüber der DE überwiegt. Das bleibt in alle Ewigkeit so und kann sich durch die Expansion des gesamten Universums nicht ändern.

Der Irrtum kommt sicher daher, dass von beschleunigter Expansion die Rede ist. Diese findet aber nicht real statt sondern nur in mitbewegten Koordinaten. Natürlich expandieren Objekte immer schneller, je weiter sie voneinander entfernt sind aber in absoluten Entfernungen gemessen eben nicht. Die Expansion hängt also natürlich schon von der Dichte ab, doch wenn sich diese in Galaxien eben nicht ändert, dann verändert sich hier auch die treibende Kraft der DE nicht.

Es mag ja sein, dass die Expansion an jedem Elektron zerrt, die Abstände sind womöglich größer als ohne DE, aber diese Abstände werden sich in alle Ewigkeit nicht ändern, solange sich die DE nicht ändert.

In der Urknallkosmologie verwendet man mitgeführte Koordinaten D und den Skalenfaktor a(t), daraus ergeben sich dann echte Distanzen D(t)
D(t) = D·a(t) mit a(now)=1 und D(now)=D
Ich benenne diese lieber anders (meine Bezeichner sind meist zwei Zeichen)
D = at·Da
Es fällt dabei die Analogie zur Kugel auf: D~s, at~r, Da~φ, (vermutlich war hierbei das Ballonmodell Vater der Gedanken).

Das rein räumliche Hubblegesetz lautet
vD = H°D = d.D/d.t mit H°=H.(now)

Daraus läßt sich ableiten:
d.(H·D)/d.t = d.vD/d.t = aD und da wir H als konstant betrachten (das "a" in aD hat nichts mit dem Skalenfaktor zu tun)
aD = H·d.D/d.t = H·vD = H²D eine entfernungsabhängige Beschleunigung also,
αD = aD/D = H² ist dann der entfernungsunabhängige Beschleunigungsparameter wie bei der Rotation ω².

Diese Beschleunigung ergibt sich aus dem Spiel zwischen Vakuumenergie und Energiedichte ρ=E/c²V (mit durchweg positiven Größen):
aD = aΛ-g mit g = G·M/r² = G·ρ·r·4π/3 also
aΛ = G·ρ·r·4π/3+H²D = G·ρ·D·4π/3+H²D
Daraus ergibt sich der entfernungsunabhängige Beschleunigungsparameter,
αΛ = G·ρ·4π/3+H²
mit den heutigen Daten ergibt sich
αΛ = G·ρ.(now)·4π/3+(H°)² = HΛ² mit ρ=8,6347e-27 kg/m³ und H°=67,8 km/sMpc ergibt sich αΛ=7.24e-36 1/s² und HΛ=2.69e-18 1/s
Dies ist die maximale Beschleunigung, die in einem leeren Universum (ρ=0) erreicht wird, sobald die gesamte Materie hinter dem Hubblehorizont verschwindet. Alle Materieklumpen, die mit stärkerer Kraft~Beschleunigung zusammengehalten werden, können dem heute wie in alle Ewigkeit widerstehen. Dies entspricht einer sphärischen Grenzdichte von
αΛ = G·ρ·4π/3 also
ρ = 3αΛ/(4π·G) = 9.6e-9 kg/m³
Alles was dichter ist, zieht sich in alle Ewigkeit zusammen, alles was weniger dicht ist, expandiert. (momentane Bewegungen unberücksichtigt)

Man könnte ja den negativen Druck der Vakuumenergie und die Expansionsbeschleunigung auch als Zentrifugalbeschleunigung deuten. Der Witz ist nur, dass deren Drehpunkt nicht innerhalb des Raumes liegt.

(vereinfachte Darstellung, Denk- und Rechenfehler vorbehalten)

ClausS schrieb: Es gibt aktuell verschiedene Szenarien für die weitere Zukunft des Kosmos, die derzeit unter den Physikern und Kosmologen diskutiert werden.

Big Rip ist eines der diskutierten Szenarien.

Interpretiert man DM aber als die kosmologische Konstante der ART, würde es niemals zu einem Big Rip kommen. Dies würde (soweit ich es verstehe) bedeuten, dass sich zukünftig für z.B. die Milchstraße gegenüber heute nichts ändern würde. Die DM wäre pro Raumsegment immer gleich groß. Das exponentielle Wachstum der DM ergäbe sich ausschließlich aus dem exponentiellen Wachstum des Raumes (hoffe, dass ich mich damit nicht irre).

Meiner Meinung nach müsste es DE anstelle DM heißen.
MfG
Lothar W.