宇宙终结的时间，可能比我们此前预想的要早数万亿年

近期各类观测研究暗示，宇宙膨胀的速率会随着时间发生剧烈变化;新研究表明，倘若该结论成立，那么宇宙的终结时间会远比我们此前预想的更早到来。

天文学家借助类似该星系(NGC 5468)中闪烁的恒星，来测定宇宙的膨胀速率。但倘若宇宙膨胀开始放缓并发生逆转，会发生什么?一项新研究分析了这种情况对宇宙寿命造成的各类影响。

(Image credit: NASA, ESA, CSA, STScI, A. Riess (JHU/STScI), CC BY 4.0 INT)

长期以来，科学家一直认为我们的宇宙还会继续存续数万亿年，但一项新研究提出，宇宙的寿命要短得多：我们的宇宙或许仅能再存续 330 亿年。

在万物向内坍缩之前，这只不过是宇宙间的转瞬一瞬 —— 这一过程被称作 “大挤压”：宇宙膨胀发生逆转，致使所有物质与时空重新坍缩为一种极致致密的状态，与宇宙大爆炸之初的环境极为相似。由于宇宙膨胀在不断加速，“宇宙最终坍缩” 这一结局长久以来都被视作已被摒弃的猜想;而这项新研究，重新开启了这个出人意料、且略带令人不安的可能性。

得出这一颠覆性结论的研究历程，始于人类绘制宇宙全貌的探索;在该过程中，我们一直聚焦于暗能量 —— 这种神秘的力量正以不断加速的速率驱使宇宙不断向外扩张。来自暗能量巡天(DES)与暗能量光谱仪(DESI)的最新数据，测绘了数亿个星系，以此探究宇宙的膨胀现象。这些关键观测仪器以极高的置信度表明：暗能量的 “状态方程”—— 即其压强与能量密度的比值关系，该关系决定了它对宇宙膨胀的作用 —— 并非一个恒定不变的数值。相反，暗能量产生的影响似乎会随时间不断变化。

这种奇特的动态变化，为解释暗能量的构成本质，留出了更多替代性理论的空间。这催生了轴子暗能量(aDE)模型，该模型提出：暗能量既包含一种轴子场 —— 这会是一种在宇宙中四处波动的超轻暗物质形态 —— 也包含宇宙学常数，即根植于时空结构之中、固定不变的背景膨胀效应。

在这篇上传至预印本平台 arXiv 的新论文中，研究人员将这种混合模型应用于暗能量巡天项目的观测数据。他们发现，这一组合模型大概率能够解释暗能量巡天与暗光谱仪巡天的观测结果，但存在一处特殊变化：在宇宙遥远的未来，轴子场与宇宙学常数的相互作用，反而会主动拉扯宇宙使其收缩，最终引发大挤压结局。

标准宇宙学模型认为，宇宙膨胀会随着时间推移持续加速。然而，正如近期一些观测调查所暗示的，如果暗能量具备动态变化的特性，那么宇宙终有一天会逆转发展趋势，并向内坍缩。

(Image credit: ESA, CC BY-SA 3.0 IGO)

通过采用与观测结果匹配度最高的模型，并向前推演宇宙模拟进程，研究人员算出了宇宙灭亡的精确时刻：距今333 亿年之后。这种大幅缩短的宇宙未来寿命，与传统认知中常提及的万亿年宇宙寿命形成了鲜明反差。宇宙膨胀不会像一条孤寂且永恒的公路那样不断拉伸宇宙，取而代之的是，宇宙会出现一次大掉头，最终回到演化旅程的起点。

这是一个全新的研究领域。尽管现有证据促使我们做出相关推断，但科学研究总会存在局限与警示。暗能量巡天与暗光谱仪巡天的观测结果表明，宇宙学常数并非恒定不变，这一发现十分耐人寻味，但该结论仍有待验证。该模型依赖大量变量，变量的多种不同组合依旧能够解释观测数据;不过在他们的分析中，负宇宙学常数以及由此引发的大挤压结局，依然是可能性最高的结果。