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宇宙 的終結可能比我們想像的 還要早數萬億年
近期的調查顯示,宇宙(Universe)膨脹的速度會隨時間發生顯著變化;如果真是如此,那麼 宇宙 的終結時間
可能比我們 想像的要早得多,一項新的研究表明。
科學家長期以來一直認為我們的宇宙會持續 數兆年(Trillions of years),但一項新的研究提出了一個更短暫的宇宙壽命:
我們的宇宙可能只能再存在 330億年 。
這只是宇宙中短暫的一瞬,之後一切都將坍縮——這一過程被稱為 “大坍縮 / Big Crunch”,屆時宇宙的膨脹將逆轉,
導致所有物質和時空坍縮回類似於大爆炸時的極高密度狀態。
由於宇宙膨脹加速,這種可能性長期以來被認為是宇宙終結的必然結果,但這項新的研究重新開啟了這令人驚訝——
甚至有些令人不安——的可能性。
通往這一重大結論的旅程始於我們對宇宙的探索,其中我們重點關注暗能量——這種神秘的力量正以越來越快的速度推動宇宙膨脹。
暗能量巡天(Dark Energy Survey , DES)和暗能量光譜儀(Dark Energy Spectroscopic Instrument , DESI)的最新數據
繪製了數億個星系的地圖,以探測這種膨脹。
這些關鍵工具以極高的置信度表明,暗能量的「狀態方程式」(即其壓力與能量密度之間的關係,決定了它對宇宙膨脹的影響)
並非一個簡單的靜態數值。相反,它的影響似乎會隨時間而改變。
這種奇特的動態變化為解釋暗能量的構成提供了新的視角。
由此產生了軸子暗能量(axion dark energy , aDE)模型,該模型提出暗能量由軸子場和宇宙常數組成。
軸子場是一種超輕的暗物質,在宇宙中自由流動 ;而宇宙常數則是固定的背景膨脹,它被嵌入到時空結構之中。
在這篇上傳至預印本伺服器arXiv的新論文中,研究人員將這種混合模型應用於DES測量。
他們發現,這種組合很可能可以解釋DES和DESI的結果,但其中卻有一個意想不到的轉折:在宇宙遙遠的未來,軸子場和
宇宙常數的相互作用實際上會主動地將宇宙拉回原點,最終導致宇宙 “大坍縮 / Big Crunch” 。
透過選取與觀測結果最吻合的模型,並進行時間上的模擬,研究人員計算了宇宙終結的精確時刻:距今333億年後
(33.3 billion years)。
這個急劇縮短的未來與傳統上認為的萬億年壽命形成了鮮明對比。宇宙的膨脹不再像一條孤獨而永恆的公路那樣綿延不絕,
而是出現了一個宇宙U型轉彎,將我們帶回了旅程的起點。
這是一個全新的領域,儘管證據令人信服,但科學總是存在著限制。
DES 和 DESI 的觀測結果顯示宇宙常數並非恆定不變,這固然引人入勝,但仍需進一步驗證。
該模型依賴許多變量,雖然幾種不同的變量組合都能解釋觀測結果,但負宇宙常數——以及由此產生的 宇宙 “大坍縮 / Big Crunch” —
— 在他們的分析中仍然是最有可能的解釋。
我們需要更多的數據來嚴格檢驗這個模型。宇宙是一個複雜的龐然大物,我們對它的理解也不斷在發展。
隨著我們不斷獲取資料流,我們拼湊出了有史以來最偉大的故事——但這個故事的結束時間可能比我們預期的要早。
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