最新研究显示宇宙可能至少还会存在1400亿年

2019-01-17 13:28 环球网

  宇宙诞生于近140亿年之前,未来会怎么样呢?最新的研究显示,宇宙很可能像目前这样永远持续下去,但也有可能在连构成物质的原子都分裂之后走向终结。不过,即使宇宙四分五裂并走向终结,也是1400亿年以后的事情,人类的生存似乎不会马上受到威胁。

  详细调查宇宙的过去,有助于以较高的准确度预测未来。目前,日本、美国和台湾等正在推进一项国际共同计划,利用昴星团望远镜以前所未有的精度观测宇宙的过去。

  主导计划的东京大学科维理宇宙物理学与数学研究所(Kavli IPMU)的特任教授村山齐2018年秋季发布中期阶段的成果时表示,“研究发现至少在今后1400亿年,宇宙都会安然无恙”。

  过去一般认为,宇宙是“永恒不变的,既没有起始也没有终结”。进入20世纪后,通过观测遥远的星系发现了宇宙的膨胀。理论研究也不断取得进展,人类发现宇宙是爆炸式诞生的。

  在弄清宇宙过去的过程中,出现了与我们所知的原子和分子等物质截然不同的神秘物质。那就是暗物质和暗能量。其真面目至今仍不明朗,但村山表示,“我们已经知道了这些物质掌握着宇宙的命运”。

  暗物质具有质量,产生重力。据推测,宇宙整体存在着相当于普通物质约5倍的暗物质。起初人们认为由于暗物质的重力,宇宙的膨胀会放缓,膨胀速度逐渐下降。

  但到1998年,通过观测遥远的星系的星体爆炸,发现了出乎意料的结果。那就是宇宙的膨胀并未减速,反而正在加速。在宇宙中,相互排斥的斥力正在发挥作用,超过了暗物质的重力。这种斥力是由暗能量形成的。一般认为,暗能量的数量相当于普通物质的14倍,广泛而稀薄地充斥在整个宇宙空间。

  根据暗能量的斥力强度不同,预测到的宇宙的未来也会有所不同。如果斥力强度仅为一定限度,宇宙将在提高膨胀速度的同时永远存在下去。星系将不断扩大彼此的距离,但星系本身不会分裂。不过,构成星系的星体将在漫长的岁月之后燃烧殆尽或变为黑洞,因此宇宙最后会非常寒冷,变为一片黑暗。这被称为“Big Chill(大冻结)”。

  另一方面,如果斥力今后不断加强,星系和恒星都将四分五裂。最后,构成物质的原子也将被撕裂,迎来终结。这就是“大撕裂(The big rip)”。相反,如果斥力减弱,暗物质的重力变得更强,宇宙将从膨胀转为收缩。收缩速度逐渐加快,最后回到一个点之后消亡。这种假说被称为“大坍缩(Big Crunch)”。

  村山解释称,“调查暗物质的汇聚情形,可以推算出暗能量的斥力”。自宇宙诞生以来,暗物质在受到暗能量的斥力的同时,由于重力而不断汇聚。如果暗能量的斥力比较弱,暗物质应该会大量汇聚,形成浓密的暗物质云。如果斥力非常强大,则较难形成暗物质云。

  暗物质云是无色透明的,而且不会发光,通过天体望远镜无法直接观测,但可以间接观测。遥远的星系发出的光在抵达地球之前,或多或少会在暗物质云之中或其附近穿过。此时,由于暗物质的重力,光的路径会发生弯曲,如果利用望远镜进行观测,会发现星系的影像看起来发生扭曲。通过这种扭曲情况,可以推测暗物质云的形成达到何种程度。

  研究团队自2014年起,用安装在昴星团望远镜上的最先进的巨型数码相机拍摄散布在夜空中广大区域的数亿个星系。团队分析拍摄到的图像,收集与各个星系的距离及星系图像的扭曲情况等信息,制作目录。

  此次发表的结果根据先期完成的约1000万个星系的目录,估算了暗物质的汇聚情况。如果参考美国和欧洲的其他观测数据进行讨论,在现阶段,宇宙永远持续膨胀(大冻结)或者连原子都分裂后走向终结(大撕裂)的可能性很高,而转为收缩并消亡(大坍缩)的概率极低。

  本次采用的数据仅为计划整体的约10%。村山表示,“希望推进其余星系的目录制作,弄清宇宙的命运”,对进展充满期待。

责编:樊俊卿
分享:

版权作品,未经环球网Huanqiu.com书面授权,严禁转载,违者将被追究法律责任。

推荐阅读