Was ist das ultimative Schicksal eines Galaxienhaufens?

Wir sind uns ziemlich bewusst, dass Galaxienhaufen aufgrund der räumlichen Ausdehnung auseinander driften, wodurch sie letztendlich aus dem kosmischen Ereignishorizont des jeweils anderen verdrängt werden und für sich einen einzelnen "Körper" innerhalb seines lokal beobachtbaren Universums ohne Kommunikationsmittel zurücklassen oder andere Cluster beeinflussen.

Die Cluster selbst werden durch Gravitationsbindung zusammengehalten, die verhindert, dass sie durch Raumausdehnung innerlich auseinandergerissen werden, zumindest wenn die Dichte der dunklen Energie letztendlich nicht drastisch zunimmt.

Was wird mit dem Cluster passieren? Zuerst nahm ich an, dass seine schwarzen Löcher die gesamte verfügbare Materie verschlucken und sich zu einem einzigen, einsamen schwarzen Loch verbinden würden. Aber dann sind Schwarze Löcher aufgrund der Hawking-Strahlung weder endgültig ewig, noch verschlucken sie alle Sterne. Angeblich entgehen die meisten Sterne der Schwerkraft gut.

Nun, welche aktuellen Theorien besagen, dass sich ein lokaler Galaxienhaufen in t → ∞ verwandeln wird?

In einem sich beschleunigenden Universum werden Strukturen im großen Maßstab immer isolierter. Ab einem bestimmten Punkt haben Sie schwerkraftgebundene Supercluster, die durch sehr große Hohlräume und immer weniger Filamentstrukturen getrennt sind.

Nach der Isolierung können wir dann die Dynamik dieser unabhängigen Supercluster untersuchen. Auf sehr großen Zeitskalen kollidieren Galaxien und verschmelzen. Nach Kollisionen neigen Sie dazu, elliptische Galaxien zu bilden. Also denke ich, dass Sie mit einer großen einzelnen elliptischen Galaxie enden werden.

Dann können wir uns für die Zukunft der Sterne dieser Galaxien interessieren. Zunächst sehen wir derzeit, dass die Sternentstehungsrate bereits vor einigen Milliarden Jahren ihren Höhepunkt erreicht hat. Wenn die Anzahl der Galaxienkollisionen, die normalerweise auf die Sternentstehung abzielen, abnimmt, nimmt die Sternentstehungsrate langsam ab. Da außerdem schwere Elemente (alle Elemente außer Wasserstoff und Helium) in Sternen gebildet werden, wird die zukünftige Generation von Sternen immer schwerere Elemente enthalten. Aus nuklearer Sicht ist Eisen das stabilste Element, so dass in sehr sehr großen Zeiträumen leichte Elemente in Eisen umgewandelt werden, während schwere Elemente in Eisen zerfallen.

$10^{30}$

$t\rightarrow\infty$

Hinweis: Dies ist ein hypothetisches Szenario und es gibt viele Unbekannte

Dies hängt davon ab, wo sich der Cluster befindet. Großräumige Merkmale des Universums (sowohl beobachtet als auch simuliert) bestehen aus Filamenten und Hohlräumen. Unten finden Sie eine Karte, die von der Sloan Digital Sky Survey (SDSS) erstellt wurde und diese Funktionen zeigt.

Jeder Punkt hier ist eine individuelle Galaxie.

Simulationen zeigen bemerkenswert das Gleiche. Hier ist ein Video der Millennium-Simulation$t \rightarrow \infty$

Die Galaxien könnten entweder weggezogen werden oder miteinander kollidieren. Dies ergibt sich aus den beiden möglichen Theorien: The Big Crunch und The Big Freeze. Aber es ist wahr, wenn wir nur die zwei Galaxien betrachten, die von Interesse sind.

Hohlräume und schwarze Löcher sollten nicht ignoriert werden, da dort vorhandene Kräfte eskalieren oder zerstören sollten. Diese beiden sind gleichermaßen für das Schicksal der Galaxien verantwortlich.

EDIT: The Big Crunch und The Big Freeze sind zwei theoretische Möglichkeiten, die eine Zukunft für unser Universum darstellen. Jede der Theorien schließt mit dem Ende ab, in dem das Universum entweder so zu schrumpfen beginnt, wie es sich einmal ausgedehnt hat, und so in einer Singularität endet, wie es einmal begonnen hat, oder das Universum sich unablässig ausdehnt und es immer kälter macht. Hohlräume und Schwarze Löcher sollten nicht direkt mit den oben genannten Schicksalen in Verbindung stehen, sondern sind das Ergebnis dieser Schicksale .