新的暗能量数据表明，宇宙可能会以“大挤压”终结

文理学院物理学名誉 Horace White 教授戴自海通过更新一个围绕"宇宙学常数"建立的长期模型得出了这一结论。这个概念在一个多世纪前由阿尔伯特·爱因斯坦首次提出，并且一直是关于宇宙将如何演化的现代预测的核心。

"过去20年里，人们相信宇宙学常数是正的，宇宙将永远膨胀下去，"戴自海说。"新的数据似乎表明宇宙学常数是负的，宇宙将以一次大挤压告终。"

戴自海是发表在《宇宙学与天体粒子物理杂志》上的论文《我们宇宙的寿命》的通讯作者。

大挤压 vs 无尽膨胀

宇宙目前已有138亿年历史，并且仍在膨胀。标准宇宙学勾勒出两种直接的可能性。如果宇宙学常数为正，膨胀将无限期持续。如果为负，宇宙最终将停止增长，达到最大尺寸，然后反转方向，收缩直到一切坍缩至零。

戴自海更新的模型支持第二种结果。

"这次大挤压定义了宇宙的终结，"戴自海写道。根据他的计算，这次坍缩将在大约200亿年后发生。

来自DES和DESI的暗能量数据

关键证据来自于今年智利暗能量巡天项目和美国亚利桑那州暗能量光谱仪项目发布的新发现。戴自海指出，这两个位于东西半球天文台的观测结果彼此高度一致。

这两个项目都旨在更好地理解暗能量，它约占宇宙中质量和能量的68%。他们的目标是测试暗能量是否仅仅是空间本身的一个恒定属性。相反，数据表明情况可能更为复杂。宇宙似乎并非仅由一个纯粹的宇宙学常数所支配。可能还有其他因素在影响暗能量的行为方式。

为了解释这一点，戴自海和他的合作者提出了一种质量极低的假设性粒子。在宇宙历史早期，这种粒子表现得像一个宇宙学常数，但随着时间的推移，其效应会发生变化。这种调整符合最新的观测结果，并将潜在的宇宙学常数推向了负值区域。

"以前就有人说过，如果宇宙学常数是负的，那么宇宙最终将坍缩。这并不新鲜，"戴自海说。"然而，这里的模型告诉你宇宙何时坍缩以及如何坍缩。"

持续进行的观测与未来的检验

更多的数据正在涌现。数百名研究人员正在研究数百万个星系，并测量它们之间的距离，以完善对暗能量的估算。DESI项目将继续收集观测数据一年。其他项目已经开始或正准备开始观测，包括圣地亚哥的兹威基瞬变设施、欧洲的欧几里得空间望远镜、NASA最近发射的SPHEREx任务，以及维拉·鲁宾天文台。

理解开端与终结

戴自海表示，科学家能够尝试用可测量的方式计算宇宙的总寿命，这令人鼓舞。确定起点和终点有助于宇宙学家更好地理解宇宙历史的完整图景。

"对于任何生命，你都想知道生命如何开始，生命如何结束——也就是端点，"他说。"对于我们的宇宙，了解它是否有开端也很有趣。在20世纪60年代，我们得知它有一个开端。那么下一个问题就是，'它会有终结吗？'许多年来，很多人认为它会永远存在下去。如果这些数据成立，那么知道宇宙将有一个终结，是件好事。"

戴自海的合著者是他之前在香港科技大学的博士生博士生刘黄南和邱宇成。