約138億年のノンストップの拡大の後、宇宙はすぐに停止し、その後ゆっくりと収縮し始める可能性があり、新しい研究がジャーナルに発表されました 国立科学アカデミーの議事録 提案します。
新しい論文では、3人の科学者が ダークエネルギー —宇宙の膨張の過去の観測に基づいて、宇宙をこれまでになく速く膨張させているように見える不思議な力—。 チームのモデルでは、ダークエネルギーは一定の自然の力ではなく、時間の経過とともに崩壊する可能性のある真髄と呼ばれる実体です。
研究者たちは、宇宙の膨張が何十億年もの間加速しているにもかかわらず、ダークエネルギーの忌避力が弱まっている可能性があることを発見しました。 彼らのモデルによると、宇宙の加速は次の6500万年以内に急速に終了する可能性があります。その後、1億年以内に宇宙は完全に膨張を停止し、代わりに数十億年後に終了するゆっくりとした収縮の時代に入る可能性があります。今、時間と空間の死、あるいはおそらく再生とともに。
そして、これはすべて「驚くほど」迅速に起こる可能性がある、と研究の共著者であるニュージャージー州プリンストン大学のプリンストン理論科学センターの所長であるポール・スタインハートは述べた。
「6500万年前にさかのぼると、 チクシュルーブ小惑星 スタインハルト氏はライブサイエンスに、「地球に衝突して恐竜を排除した。宇宙規模では、6500万年は非常に短い」と語った。
これについては何もありません 仮説 研究に関与していなかったブリティッシュコロンビア大学の物理学と天文学の教授であるゲイリー・ヒンショウは、ライブサイエンスに語った。 しかし、モデルは膨張の過去の観測のみに依存しているため、そして宇宙の暗黒エネルギーの現在の性質はそのような謎であるため、この論文の予測は現在テストすることが不可能です。 今のところ、彼らは理論のままでいられます。
ボイドのエネルギー
1990年代以降、科学者たちは宇宙の膨張が加速していることを理解してきました。 銀河間の空間は、数十億年前よりも速く広がっています。 科学者たちは、この加速ダークエネルギーの神秘的な源を指名しました—反対に働くように見える目に見えない実体 重力、宇宙で最も巨大なオブジェクトを一緒に描くのではなく、遠くに押し出します。
ダークエネルギーは宇宙の総質量エネルギーの約70％を占めていますが、その特性は完全な謎のままです。 によって導入された人気のある理論 アルバート・アインシュタイン、ダークエネルギーは 宇宙定数 —のファブリックに織り込まれている不変の形のエネルギー 時空。 それが事実であり、ダークエネルギーによって及ぼされる力が決して変わらないのであれば、宇宙は永遠に拡大（そして加速）し続けるはずです。
しかし、競合する理論は、過去の宇宙膨張の観測に適合するために、ダークエネルギーが一定である必要はないことを示唆しています。 むしろ、ダークエネルギーは、クインテセンスと呼ばれるものである可能性があります。これは、時間の経過とともに変化する動的なフィールドです。 （Steinhardtは、このアイデアを紹介した3人の科学者の1人でした。 ジャーナルの1998年の論文 物理的レビューレター。）
宇宙定数とは異なり、真髄は、与えられた時間におけるその運動エネルギーと位置エネルギーの比率に応じて、反発的または魅力的のいずれかになります。 初期の宇宙では、真髄は魅力的であり、宇宙の拡大は減速していました。 後で—おそらく約100億年前、 スタインハルトは提案しました —宇宙の物質とエネルギーのバランスが変化し、真髄が忌避され、宇宙の拡大を加速しました。
「この論文で私たちが提起している問題は、 『この加速は永遠に続く必要があるのか』ということです」とスタインハルト氏は語った。 「そうでない場合、代替案は何ですか、そしてどれくらい早く物事が変わる可能性がありますか？」
ダークエネルギーの死
彼らの研究では、スタインハルトと彼の同僚は、真髄の特性が今後数十億年にわたってどのように変化する可能性があるかを予測しました。 これを行うために、チームは、宇宙の拡大の過去の観測に適合するように、時間の経過とともにその魅力的で忌避的な力を示す、真髄の物理モデルを作成しました。 チームのモデルが宇宙の拡張履歴を確実に再現できるようになると、彼らは予測を将来に拡張しました。
「驚いたことに、彼らのモデルの暗黒エネルギーは時間とともに崩壊する可能性がある」とヒンショウは言った。 「その強さは弱まる可能性があります。それが特定の方法で弱まると、最終的にはダークエネルギーの反重力特性がなくなり、通常の物質に似たものに戻ります。」
チームのモデルによると、ダークエネルギーの忌避力は、数百万年前に始まった可能性のある急速な衰退の真っ只中にある可能性があります。
このシナリオでは、宇宙の加速膨張は今日すでに減速しています。 間もなく、おそらく約6,500万年以内に、その加速は完全に停止する可能性があります。その後、わずか1億年以内に、ダークエネルギーが再び魅力的になり、宇宙全体が収縮し始める可能性があります。 言い換えれば、140億年近くの成長の後、スペースは縮小し始める可能性があります。
「これは、私たちが遅い収縮と呼ぶ非常に特別な種類の収縮になるでしょう」とスタインハルトは言いました。 「膨張する代わりに、スペースは非常にゆっくりと収縮します。」
当初、宇宙の収縮は非常に遅いので、架空の人間はまだ生きています 地球 変化に気付かないだろう、とスタインハルトは言った。 チームのモデルによると、宇宙が現在の約半分のサイズに達するには、数十億年のゆっくりとした収縮が必要です。
宇宙の終焉？
そこから、2つのことのうちの1つが起こる可能性があるとスタインハートは言った。 宇宙は、ビッグクランチで崩壊するまで収縮し、私たちが知っているように時空を終了します。または、宇宙は元の状態と同様の状態に戻るのに十分なだけ収縮します。 ビッグ・バン —または大きな「跳ね返り」—が発生し、古い宇宙の灰から新しい宇宙を作成します。
その2番目のシナリオ（Steinhardtと別の同僚がジャーナルの2019年の論文で説明したもの） 物理学の手紙B）、宇宙は膨張と収縮、クランチとバウンスの周期的なパターンに従い、絶えず崩壊してそれを作り直します。 それが本当なら、私たちの現在の宇宙は最初または唯一の宇宙ではなく、私たちの前に膨張および収縮した無限の一連の宇宙の最新のものである可能性があります、とスタインハルトは言いました。 そして、それはすべて、ダークエネルギーの変化する性質にかかっています。
これはどれほどもっともらしいですか？ ヒンショウは、新しい論文の真髄の解釈は「ダークエネルギーが何であるかについての完全に合理的な仮定」であると言いました。 宇宙の膨張に関する私たちの観測はすべて、地球から数百万から数十億光年離れた物体からのものであるため、現在のデータは科学者に宇宙の過去についてのみ通知し、現在または未来については通知できないと彼は付け加えました。 ですから、宇宙は危機に瀕している可能性が非常に高く、収縮段階が始まってからずっと後になるまで、私たちには知る方法がありません。
「それは、この理論がどれほど説得力があると思うか、そしてさらに重要なことに、それがどれほどテスト可能であると思うかということです。」 ヒンショウが追加されました。
残念ながら、真髄が本物であるかどうか、または宇宙の拡大が遅くなり始めているかどうかをテストする良い方法はありません、とスタインハートは認めました。 今のところ、それは理論を過去の観察に適合させることの問題です—そして著者は彼らの新しい論文でそれを可能にしています。 無限の成長または急速な衰退の未来が私たちの宇宙を待っているかどうかにかかわらず、 時間 伝えとく。
もともとはLiveScienceで公開されました。
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