Übergang von falschem zu stabilem Vakuum [geschlossen]

Wenn das Universum von einem metastabilen Vakuum in ein stabiles Vakuum überging, gehen wir von einem universellen Todesszenario aus. Da sie sich jedoch von keinem bestimmten Ausgangspunkt aus schneller als mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten kann, hat die universelle Expansion einen intrinsischen „Ereignishorizont“ überschritten. Wie kann dies also tatsächlich in jeder denkbaren Zeitskala geschehen?

auch - freche Zusatzfrage - könnten sich energiereiche Galaxien in irgendeiner Weise aus energiearmen Regionen der Raumzeit verlagern

Denn was kann sich nicht schneller ausbreiten als Licht? Was ist eine "energiereiche Galaxie" und was bedeutet es, sich aus einer Region der Raumzeit zu entfernen?

Antworten (1)

Das Standardbild von Vakuumzerfallsereignissen ist sehr ähnlich wie die Keimbildung bei einem Phasenübergang: Sie beginnt irgendwo und dehnt sich dann mit konstanter Geschwindigkeit aus - in diesem Fall Lichtgeschwindigkeit. Der zukünftige Lichtkegel des Keimbildungsereignisses wird also echtes Vakuum sein.

In einem sich beschleunigenden, expandierenden Universum wie unserem jetzigen Λ Zukünftige Lichtkegel der CDM-Kosmologie haben tatsächlich einen endlichen Radius, gemessen durch sich mitbewegende Koordinaten (zB aus der Perspektive der Materie, die sich passiv mit der Expansion des Universums bewegt). Jenseits einer bestimmten (aktuellen) Entfernung gibt es Galaxien, die niemals von einem Lichtsignal erreicht werden, das wir jetzt senden - wenn es die Entfernung erreicht, die sie jetzt haben, werden sie sich viel weiter entfernt haben, und es schafft es nie, die Lücke zu schließen. Dasselbe gilt für den Vakuumzerfall: Die Front wird sich immer mit Lichtgeschwindigkeit nach außen ausdehnen, aber große Teile des beobachtbaren Universums werden sich so schnell ausdehnen, dass sie sie niemals einholen werden.

In etwa 100-200 Milliarden Jahren werden Galaxienhaufen durch exponentiell wachsende Kluften getrennt und verlieren schnell den Kontakt (sie bleiben gleich groß, weil sie durch die Schwerkraft gebunden sind). Sie werden zu separaten "Inseluniversen". Über diesen Punkt hinaus wäre der Vakuumzerfall nur ein lokales Problem für ein Inseluniversum.

Zusatzfrage: Wenn eine Galaxie zu viel Energie hat, implodiert sie als Schwarzes Loch - Masse und Energie sind in der Relativitätstheorie äquivalent. Ob das als Luxation gilt, ist unklar. Aber insgesamt neigen Regionen mit höherer Materiedichte dazu, sich zusammenzuziehen, während weniger dichte Regionen sich mehr ausdehnen, weshalb wir das kosmische Netz aus Blättern und Filamenten aus dunkler Materie plus Galaxien und expandierenden Hohlräumen erhalten. Galaxien in den Leeren (sie existieren) könnten als energiearm beschrieben werden (obwohl es ihren Sternen gut geht) und sie würden erleben, dass sich alles von ihnen wegbewegt, nicht nur wegen der universellen Expansion, sondern auch wegen der gravitativen Kontraktion in Richtung entfernter Massen.