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宇宙至少还能存在1400亿年?

2019/01/17

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       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。

 

安装在昴星团望远镜上的巨型数码相机,用来拍摄遥远的星系(照片由日本国立天文台HSC项目提供)

 

       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。

 

通过昴星团望远镜拍摄的旋涡星系“M81”(资料图,照片由日本国立天文台HSC项目提供

 

       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)”。

 

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