Heelal eindigt mogelijk over 33 miljard jaar

Het werk combineert observationele resultaten van brede kosmologische surveys met een specifiek theoretisch kader. De onderzoeksgroep fitte een model waarin een ultralicht axion-achtig veld een wisselwerking aangaat met de vertrouwde kosmologische constante (de Λ in ΛCDM). Hun best passende parameters, gecombineerd met recente metingen van de toestandsvergelijking van donkere energie, geven in dat model de voorkeur aan een negatieve effectieve kosmologische constante. Een negatieve Λ zorgt ervoor dat de zwaartekrachtsaantrekking het wint op kosmologische schalen, wat leidt tot een omkering van de uitdijing en een uiteindelijke "Big Crunch". De auteurs rapporteren voor het universum in dat model een referentielevensduur van ongeveer 33 miljard jaar.

Waarom de nieuwe data van belang zijn

Al twee decennia lang is het standaard kosmologische beeld eenvoudig en robuust: een positieve kosmologische constante veroorzaakt een versnelde uitdijing die oneindig doorgaat, wat leidt tot een koude, lege toekomst die vaak de "Big Freeze" wordt genoemd. Maar recente publicaties van grote datasets — met name die welke baryonische akoestische oscillaties, supernova-afstanden en de grootschalige clustering van sterrenstelsels in kaart brengen — hebben de mogelijkheid geopend dat de toestandsvergelijking w van donkere energie zou kunnen afwijken van de constante waarde w = −1 die wordt verwacht voor zuivere vacuümenergie. Verschillende onafhankelijke analyses hebben lichte maar niet te verwaarlozen spanningen gevonden met een zuivere kosmologische constante, en die spanningen maken het mogelijk dat dynamische modellen, zoals het axion-voorstel, een kwalitatief ander lot op de lange termijn voorspellen.

Welke rol spelen axionen?

Cijfers en tijdschema's, simpel uitgelegd

• De huidige leeftijd van het universum: ~13,8 miljard jaar.
• Gemodelleerde totale levensduur in het scenario van axion + negatieve Λ: ~33 miljard jaar sinds de oerknal.
• De uitdijing zou tot een maximum doorgaan over ongeveer 11 miljard jaar; de contractiefase zou dan beginnen en eindigen in een crunch over ongeveer 20 miljard jaar vanaf nu.

Belangrijke kanttekeningen

Het resultaat is opzienbarend, maar het is verre van een definitief oordeel over het kosmische lot. Ten eerste vloeit de afleiding van een negatieve kosmologische constante voort uit een specifiek model dat een extra vrijheidsgraad (het axion) bevat. Andere parametrisaties of modellen kunnen dezelfde data verklaren zonder Λ<0 te vereisen. Ten tweede wijzen huidige metingen van de toestandsvergelijking van donkere energie in sommige combinaties van datasets op aanwijzingen voor dynamisch gedrag op het niveau van enkele sigma's, maar die spanningen zijn bescheiden en modelafhankelijk; ze worden nog niet universeel geaccepteerd als definitief bewijs dat vacuümenergie tijdsvariërend is. Ten derde betekenen degeneraties in de schatting van kosmologische parameters — waarbij verschillende combinaties van parameters vergelijkbare waarneembare effecten produceren — dat alternatieve verklaringen plausibel blijven. Kortom: interessant en aannemelijk, maar voorlopig.

Andere mogelijke kosmische eindpunten

Kosmologen blijven verschillende kwalitatief verschillende toekomstscenario's afwegen, waaronder:

De crunch door axion + negatieve Λ is een van de opties op dit menu — onderscheidend en dramatisch, maar niet de enige. Elk scenario hangt af van aannames die door lopende observaties en theorieën zullen worden getoetst.

Waarom dit belangrijk is — en wat nu volgt

Het vaststellen van het lot van het universum is meer dan een oefening in kosmische trivia: het onderzoekt de grootste onbekende in de hedendaagse natuurkunde, de aard van donkere energie en de relatie ervan tot fundamentele velden. Het voorstel om het einde van alles te dateren op enkele tientallen miljarden jaren is een voorbeeld van hoe snel verbeterende datasets theoretici in staat stellen om voorheen filosofische vragen om te zetten in kwantitatieve hypothesen die gecontroleerd kunnen worden.

In de loop van de komende jaren zal een reeks experimenten en surveys het beeld verduidelijken: extra data-releases van DESI, heranalyses van Type Ia supernova-monsters en observaties van Euclid, SPHEREx en het Vera Rubin Observatory zullen naar verwachting de parameteronzekerheden verkleinen en testen of dynamische donkere energie werkelijk vereist is. Als herhaalde, modelonafhankelijke reconstructies van de geschiedenis van donkere energie blijven wegwijzen van een zuivere kosmologische constante, zullen axion-achtige mechanismen meer aandacht opeisen; zo niet, dan zal het standaard ΛCDM-beeld zijn suprematie herwinnen.

De kern

De bewering dat "alles op een specifieke datum zal verdwijnen" is een overstatement wanneer deze uit de context wordt gehaald. Een nieuwe, goed gedocumenteerde theoretische analyse toont aan dat, binnen een aannemelijk model van axionen plus een kosmologische constante dat aansluit bij recente survey-data, het universum zou kunnen omkeren en over ongeveer 33 miljard jaar zou kunnen eindigen in een Big Crunch. Maar die conclusie hangt kritisch af van modelkeuzes en van data die onderwerp blijven van actief onderzoek. Het komende decennium aan observaties zal doorslaggevend zijn om ons te vertellen of deze dramatische conclusie verschuift van een speculatieve mogelijkheid naar een robuuste voorspelling — of dat de kosmos een ander, rustiger lot in het verschiet heeft.

James Lawson is een wetenschapsjournalist bij Dark Matter die schrijft over natuurkunde, de ruimte en opkomende technologieën. Hij heeft een MSc in Science Communication en een BSc in Physics van University College London en is gevestigd in het Verenigd Koninkrijk.