来自主要暗能量天文台的新数据表明，宇宙可能终究不会永远膨胀下去。一位康奈尔大学物理学家推算，宇宙正走向一场剧烈的逆转：在大约110亿年后达到最大体积，随后可能开始坍缩，并最终在大约200亿年后终结于一场“大挤压”。
文理学院 Horace White 物理学荣休教授 Henry Tye 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。这一概念最早由阿尔伯特·爱因斯坦在一个多世纪前提出，一直是现代预测宇宙如何演化的核心。
“过去20年来，人们认为宇宙学常数是正的，宇宙将永远膨胀，”Tye 说。“新数据似乎表明宇宙学常数是负的，宇宙将以大挤压终结。”
Tye 是发表在《宇宙学与天体粒子物理学杂志》上的《我们宇宙的寿命》一文的通讯作者。
大挤压与无止境膨胀
宇宙目前已有138亿岁，并且仍在膨胀。标准宇宙学概述了两种直接的可能性。如果宇宙学常数为正，膨胀将无限持续。如果为负，宇宙最终将停止增长，达到最大尺度，然后反转方向，收缩直到万物坍缩为零。
Tye 更新后的模型支持第二种结果。
“这种大挤压定义了宇宙的终结，”Tye 写道。根据他的计算，那次坍缩将在大约200亿年后发生。
来自 DES 和 DESI 的暗能量数据
关键证据来自位于智利的暗能量巡天（DES）和位于亚利桑那州的暗能量光谱仪（DESI）今年发布的新发现。Tye 指出，这两个位于相反半球的观测站的结果高度一致。
这两个项目都旨在更好地理解暗能量，暗能量占宇宙质量和能量的约68%。它们的目标是测试暗能量是否仅仅是空间本身的一种恒定属性。然而，数据表明情况可能更为复杂。宇宙似乎并非仅受纯粹的宇宙学常数支配。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，Tye 和他的合作者提出了一种质量极小的假设粒子。在宇宙历史早期，这种粒子的表现像宇宙学常数，但随着时间的推移，其效应发生了变化。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。
“人们以前说过，如果宇宙学常数是负的，那么宇宙最终会坍缩。这不新鲜，”Tye 说。“然而，这里的模型告诉你宇宙何时坍缩以及如何坍缩。”
正在进行的观测与未来测试
更多数据即将到来。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 将继续收集观测数据一年。其他项目已经在做出贡献或准备启动，包括位于圣地亚哥的兹威基瞬变设施；欧洲欧几里得太空望远镜；NASA 最近发射的 SPHEREx 任务；以及维拉·C·鲁宾天文台（以 1951 年获理学硕士学位的 Vera Rubin 命名）。
理解开端与终结
Tye 表示，科学家能够尝试用可测量的术语计算宇宙的总寿命，这是令人鼓舞的。确定起点和最终结局有助于宇宙学家更好地理解宇宙历史的完整故事。
“对于任何生命，你都想知道生命如何开始以及如何结束——即终点，”他说。“对于我们的宇宙，知道它是否有开端也很有趣。在20世纪60年代，我们得知它有开端。接下来的问题是，‘它有终结吗？’多年来，许多人认为它将永远持续下去。很高兴知道，如果数据站得住脚，宇宙将会有终结。”
Tye 的合著者是他以前在香港科技大学的博士生 Hoang Nhan Luu 和 Yu-Cheng Qiu。