
经过将近138亿年的不间断扩张,宇宙很快可能会陷入停顿,然后慢慢开始收缩,新的研究发表在《期刊》上国家科学院论文集建议。
在新论文中,三位科学家试图建模暗能量- 基于过去对宇宙扩张的观察,这似乎导致宇宙扩大速度越来越快。在团队的模型中,暗能量不是恒定的自然力量,而是一个称为挑选的实体,它会随着时间的流逝而衰减。
研究人员发现,即使宇宙的扩展一直在加速数十亿年,但黑暗能量的驱逐力量可能正在削弱。根据他们的模型,宇宙的加速可能会在接下来的6500万年内迅速结束 - 然后,在1亿年内,宇宙可能会完全停止扩展,相反,它可能会进入一个缓慢收缩的时代,从现在起死亡或重生,从现在起着数十亿年的终止。
新泽西州普林斯顿大学普林斯顿理论科学中心主任保罗·斯坦哈特(Paul Steinhardt)说,这一切都可能很快就会“非常迅速”。
“回到6500万年,那是小行星小行星斯坦哈特对现场科学说:“击中地球并消除了恐龙。在宇宙规模上,有6500万年的年份非常短。”
什么都没有理论不列颠哥伦比亚大学的物理与天文学教授加里·辛肖(Gary Hinshaw)是有争议的或难以置信的,他不参与该研究。但是,由于该模型仅仅取决于过去对扩张的观察,并且由于宇宙中黑暗能源的当前性质是一个谜,因此本文中的预测目前无法测试。就目前而言,他们只能保持理论。
空隙的能量
自1990年代以来,科学家已经了解到宇宙的扩张正在加速。现在,星系之间的空间比数十亿年前更快。科学家将这种加速性暗能量的神秘来源命名为一个无形的实体,似乎与重力,将宇宙最庞大的物体越来越远,而不是将它们拼凑在一起。
尽管暗能量约占宇宙总质量能量的70%,但其特性仍然是一个谜。一个流行理论,由阿尔伯特·爱因斯坦,那是黑能是一个宇宙常数- 一种不变的能量形式,该形式被编织成时空。如果是这样,黑暗能量施加的力永远不会改变,那么宇宙应该继续扩大(并加速)。
但是,竞争理论表明,为了适应过去宇宙扩张的观察,黑暗的能量不需要恒定。相反,黑暗的能量可能是一种称为典型的东西 - 一个动态的领域,随着时间的流逝而变化。 (Steinhardt是三位在 1998年的论文物理评论信)
与宇宙常数不同,典当可以是排斥或吸引力,具体取决于其在给定时间的动力学和势能的比率。在过去的140亿年中,精髓令人反感。 Steinhardt说,与辐射和物质相比,在这一时期的大部分时间里,它无关紧要。大约50亿年前的情况发生了变化。
斯坦哈特说:“我们在本文中提出的问题是,'这种加速必须永远持续吗?'” “如果没有,什么是替代方案,事情可以改变多久?”
黑暗能源的死亡
在他们的研究中,Steinhardt和他的同事,纽约大学的Anna Ijjas和普林斯顿的Cosmin Andrei预测,在接下来的几十亿年中,典型的财产可能会如何变化。为此,团队创建了一种精髓的物理模型,显示了其随着时间的推移的驱逐力和有吸引力的力量,以适应过去对宇宙扩展的观察。一旦团队的模型可以可靠地重现宇宙的扩张历史,他们就将预测扩展到了未来。
辛肖说:“令他们惊讶的是,模型中的黑能可以随着时间的流逝而衰减。” “它的力量会削弱。如果它以某种方式这样做,那么最终,黑暗能源的反语言特性就消失了,它将过渡到更像普通物质的东西。”
根据该团队的模型,黑暗能源的驱逐力量可能是在数十亿年前开始的迅速下降。
在这种情况下,宇宙的加速扩展今天已经在放慢速度。很快,也许在大约6500万年的时间内,这种加速可能会完全停止 - 然后,从现在起不到1亿年的时间内,黑暗能源可能会变得有吸引力,从而导致整个宇宙开始收缩。换句话说,经过近140亿年的增长,空间可能开始缩小。
斯坦哈特说:“这将是一种非常特殊的收缩,我们称之为缓慢的收缩。” “与其扩展,太空的收缩非常非常缓慢。”
最初,宇宙的收缩将是如此慢,以至于任何假设的人类仍然活着地球斯坦哈特说,甚至不会注意到改变。根据该团队的模型,宇宙的收缩时间要花费数十亿年的时间才能达到今天的大约一半。
宇宙的尽头?
斯坦哈特说,从那里开始,可能会发生两件事之一。宇宙会收缩直到它以一个大的“紧缩”倒塌,以结束我们所知道的时空 - 或者宇宙的收缩足以返回与其原始条件相似的状态,而另一个状态大爆炸- 或一个大“弹跳” - 发生,从旧灰烬中创造出一个新宇宙。
在第二种情况下(Steinhardt和另一位同事在《期刊》中的一份论文中描述物理字母b),宇宙遵循一种周期性的扩张和收缩,仰卧起能和弹跳的模式,不断崩溃并重塑。 Steinhardt说,如果这是真的,那么我们当前的宇宙可能不是第一个或唯一的宇宙,而只是无限系列的宇宙中的最新宇宙,这些宇宙已经在我们面前扩展和收缩了。这一切都取决于黑暗能源的变化性质。
这一切有多合理?辛肖说,新论文对精髓的解释是“黑暗能量是什么完全合理的假设”。他补充说,由于我们对宇宙扩张的所有观察结果都来自数百万到数十亿光年的物体,因此当前的数据只能为科学家提供有关宇宙过去的过去,而不是目前或未来的信息。因此,宇宙很可能会朝着紧缩的束缚,直到收缩阶段开始后很长时间,我们才能知道。
“我认为这实际上归结为您认为这一理论是多么引人注目,更重要的是,您发现它的测试方式如何?”辛肖添加了。
不幸的是,斯坦哈特承认,没有一个好方法可以测试典型的典型性是真实的,或者宇宙扩张是否开始放缓。就目前而言,这只是将理论与过去的观察相吻合的问题 - 作者在新论文中有可能做到这一点。无论是无休止的增长的未来还是快速衰败在等待我们的宇宙,只有时间会说的。
最初发表在现场科学上。