Planeten, Sterne, Universum

diskutierten: Würde es bis in alle Ewigkeit weiterwachsen oder die ganze Entwicklung irgendwann rückwärts ablaufen?
Wende dank Dunkler Energie
    Bis 1998 gingen die Forscher davon aus, dass sich die Ausdehnung des Universums verlangsamt, weil die Schwerkraft sie bremst. Sie glaubten ferner, dass ein einzelner Faktor – die Massen/Energie-Dichte des Universums – sein weiteres Schicksal entscheidet. Liegt demnach diese Dichte über einem kritischen Wert, würde die Schwerkraft schließlich die Expansion des Universums stoppen und das Universum in einem alles vernichtenden Kollaps implodieren, dem „Big Crunch“. Bleibt aber die Materiedichte unterhalb oder genau bei diesem kritischen Wert, wird das Universum für alle Zeiten expandieren. Die Geschwindigkeit, mit der dies abläuft, nähme aber stetig ab. In diesem Fall stünde dem Universum ein langer Kältetod bevor, der „Big Chill“.
    Allerdings lassen seit 1998 neue Forschungsergebnisse den Schluss zu, dass sich die Expansion des Weltalls nicht verlangsamt, sondern im Gegenteil sogar immer schneller verläuft – die beiden bisher gängigen Modelle treffen also beide nicht zu. „Schuld“ daran ist die Dunkle Energie. Sie beschleunigt die Expansion des Weltalls und ist auch für die fehlende Masse/Energie im All verantwortlich, die den Astronomen bisher Kopfzerbrechen bereitete. Aber nicht nur das, sondern auch noch dafür, wie das Universum geformt ist, d. h., wie seine Geometrie aussieht bzw. welche Raum-Zeit-Krümmung es aufweist.
    Der „Big Chill“ – ein langsamer Tod
    In 1 Billion (10 12 ) Jahren: Das Gas zur Entstehung neuer Sterne ist erschöpft
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    In ca. 10 25 Jahren: Der größte Teil der Materie ist in Sternenleichen wie Schwarzen Löchern oder Weißen Zwergen konzentriert, die in die supermassiven Schwarzen Löcher in den Zentren der Galaxien stürzen
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    In ca. 10 32 Jahren: Protonen zerfallen in Strahlung (Photonen), Elektronen, Positronen und Neutrinos. Alle Materie, die sich nicht in Schwarzen Löchern befindet, löst sich auf
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    Nach 10 67 Jahren: Die Schwarzen Löcher verdampfen durch Abgabe von Teilchen und Strahlung
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    Nach 10 100 Jahren: Auch die supermassiven Schwarzen Löcher verdampfen. Das erkaltete Universum ist nur noch ein Meer aus Photonen und Elementarteilchen
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Geschlossen – offen – flach?
    Bevor die Dunkle Energie entdeckt wurde, gab es einen Zusammenhang zwischen den Theorien zum Schicksal des Universums und diesen Geometrien: Ein positiv gekrümmtes oder „geschlossenes“ und damit begrenztes Universum, in dem die Dichte über einem kritischen Wert liegt, würde in einem „Big Crunch“ enden; ein negativ gekrümmtes oder „offenes“ unbegrenztes Universum dagegen in einem „Big Chill“. Liegt jedoch die Dichte des Universums genau bei einem kritischen Wert, wäre es „flach“ und würde ebenfalls in einem „Big Chill“ enden, bei dem die Expansion allerdings am Ende zum Stillstand käme.
    Aber: Seitdem die Dunkle Energie entdeckt wurde, gilt das alles nicht mehr. Bleibt sie konstant, kann jeder dieser Typen für alle Zeiten expandieren. Nimmt sie dagegen ab, kann das für alle zum „Big Crunch“ führen. Zurzeit favorisieren die Kosmologen das flache Universum mit beschleunigter Expansion.

Derzeit kann man im Kosmos noch ein ständiges Werden und Vergehen beobachten. Alte Sterne stoßen vor ihrem Ende gewaltige Materiemengen ab (hier z.B. im Katzenaugennebel zu beobachten), aus denen sich später wieder neue Sterne bilden können. Doch irgendwann wird dieser Prozess zum Erliegen kommen und das Universum beginnt allmählich zu sterben
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    (c) NASA (ESA, HEIC and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA))

Mensch und Weltraum
Auf dem Feuerstrahl ins All
Weshalb Raketen für die Weltraumfahrt?
    Wenn heute der Spaceshuttle zur ISS startet oder die europäische Trägerrakete Ariane 5, dann sind wir es gewohnt, dass das auf einem Feuerstrahl geschieht. Ein schubkräftigeres Mittel als den Raketenantrieb gibt es nicht, um die Schwerkraft der Erde zu überwinden. Und noch etwas kommt hinzu: Im Weltraum herrscht ein vollständiges Vakuum, d. h., es gibt kein Medium, das einen Flugkörper trägt oder das er für seine Treibstoffverbrennung „atmen“ kann. Die Rakete braucht ein solches Medium auch nicht, denn mithilfe der Treibstofftanks wird sie davon unabhängig.
    Weshalb Stufenraketen?
    Um einen Satelliten in den Erdorbit zu bringen, sind rund 8km/s notwendig, um dem Schwerefeld der Erde zu entrinnen, 11,2km/s.