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宇宙膨胀可能很快就会以令人惊讶的方式结束,宇宙学家说

宇宙不仅在膨胀,而且在加速远离我们。现在一项新理论表明,这一切可能比任何人想象的都要早结束。

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图片来源:Jurik Peter/Shutterstock

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对于宇宙学家来说,宇宙的起源是清晰的。他们可以看到星系正在加速相互远离,当他们将这种运动倒放时,宇宙会收缩成一个单一的事件。这表明这一切都始于大约140亿年前,一个我们现在称之为大爆炸的事件。

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相比之下,宇宙学家对宇宙将如何结束并不清楚。一种可能性是,宇宙的膨胀将继续加速,由一种被称为暗能量的神秘力量驱动。在这种情况下,膨胀将是无限的,永恒的。

但另一种选择是,暗能量的作用会随着时间的推移而减弱,导致加速膨胀停止并平稳地过渡到缓慢收缩。这种可能性与宇宙在一个持续的周期中不断膨胀和收缩的观点完美契合。

第二种可能性引发了一个有趣的问题:这一切可能发生在哪时呢?

比我们想象的要早

现在,普林斯顿大学的Cosmin Andrei和他的几位同事,使用与当前观测一致的理论模型,研究了这个问题。他们说,这可能比我们想象的要早开始,也许是以数百万年而非数十亿年为时间尺度。

Andrei和他的同事首先考虑了暗能量的性质如何在保持与天文学家目前所观测到的宇宙一致的情况下发生变化。然后,他们计算了这些转变可能开始的最小时间。

结果很有趣。Andrei和同事说,加速结束前的最小时间“在宇宙学意义上来说,令人惊讶地很快”。他们说:“事实上,这可以与地质时间尺度相比较。”

在其中一种设想中,他们说,在膨胀结束前剩余的最小时间大约等于地球上生命存在的时间。那就是30到40亿年。

恐龙时代

在另一种设想中,他们计算出“加速结束前剩余的时间间隔比希克苏鲁伯陨石结束恐龙时代的时间还要短。”那仅仅是6500万年前——在宇宙学的意义上,弹指一挥间。

然而,这对天文学家来说是个坏消息。即使膨胀很快结束,天文学家也不太可能看到证据。“奇怪的是,根据我们目前可获得的最佳观测,我们无法探测到即将到来的剧烈的宇宙事件,”Andrei和同事说。

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这是因为所有证据都来自过去几十亿年前发射光线的遥远天体,例如超新星,以及宇宙微波背景,它是大爆炸本身的余辉。

这些天体在很长一段时间内都不会显示出这种变化的证据,尽管作者们建议可能有其他方法来寻找它。

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Andrei和同事最后讨论了为什么膨胀的结束应该发生在此时,恰好是生命出现来见证它的时候。他们回答说,在一个周期性地膨胀和收缩的宇宙中,每个周期中只有很短的时间,条件才适合生命出现。而现在大约就是那个时候。

这一切都指向一个惊人的结论:“膨胀的结束可能很快就会发生,”他们说。尽管目前还没有理由感到担忧。


参考:膨胀的终结:arxiv.org/abs/2201.07704

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