Universum kan gå under om 33 miljarder år

Arbetet kombinerar observationsresultat från omfattande kosmologiska undersökningar med ett specifikt teoretiskt ramverk. Forskargruppen anpassade en modell där ett ultralätt axionliknande fält interagerar med den välkända kosmologiska konstanten (Λ i ΛCDM). Deras bäst anpassade parametrar, i kombination med färska mätningar av mörk energis tillståndsekvation, talar för en negativ effektiv kosmologisk konstant i den modellen. En negativ Λ gör att den gravitationella attraktionen vinner på kosmologiska skalor, vilket leder till att expansionen vänder och resulterar i en slutgiltig "big crunch". Författarna rapporterar en riktlinje för universums livslängd på cirka 33 miljarder år i den modellen.

Varför de nya data spelar roll

Under två decennier har den kosmiska standardmodellen varit enkel och robust: en positiv kosmologisk konstant ger en accelererad expansion som fortsätter i oändlighet, vilket leder till en kall, tom framtid som ofta kallas "the big freeze" (den stora nedfrysningen). Men nyligen släppta stora datamängder – särskilt de som kartlägger baryoniska akustiska oscillationer, supernovors avstånd och den storskaliga galaxhopbildningen – har öppnat för möjligheten att mörk energis tillståndsekvation w kan skilja sig från det konstanta värdet w = −1 som förväntas för ren vakuumenergi. Flera oberoende analyser har funnit svaga men icke försumbara spänningar gentemot en ren kosmologisk konstant, och det är dessa spänningar som gör att dynamiska modeller, som axionförslaget, kan ge ett kvalitativt annorlunda öde för universum på sikt.

Vilken roll spelar axioner?

Siffror och tidsskalor, kort och gott

• Universums nuvarande ålder: ~13,8 miljarder år.
• Modellerad total livslängd i scenariot med axioner + negativ Λ: ~33 miljarder år sedan Big Bang.
• Expansionen skulle fortsätta till ett maximum om ungefär 11 miljarder år; kontraktionsfasen inleds därefter och kulminerar i en "crunch" om cirka 20 miljarder år från nu.

Viktiga förbehåll

Resultatet är uppseendeväckande, men det är långt ifrån ett fastställt domslut om kosmos öde. För det första uppstår slutsatsen om en negativ kosmologisk konstant inom en specifik modell som inkluderar en extra frihetsgrad (axionen). Andra parametriseringar eller modeller kan passa samma data utan att kräva Λ<0. För det andra tyder nuvarande mätningar av mörk energis tillståndsekvation på antydningar om dynamiskt beteende på en nivå av några sigma i vissa kombinationer av datamängder, men dessa spänningar är måttliga och modellberoende; de är ännu inte allmänt accepterade som definitiva bevis för att vakuumenergi är tidsvarierande. För det tredje innebär degenereringar i kosmologisk parameteruppskattning – där olika kombinationer av parametrar ger liknande observerbara fenomen – att alternativa förklaringar förblir rimliga. Kort sagt: intressant och tänkbart, men preliminärt.

Andra möjliga kosmiska slutpunkter

Kosmologer fortsätter att utvärdera flera kvalitativt olika scenarier för framtiden, inklusive:

Scenariot med axioner + negativ-Λ-crunch är ett alternativ på denna meny – distinkt och dramatiskt, men inte uteslutande. Varje scenario vilar på antaganden som pågående observationer och teorier kommer att pröva.

Varför detta är viktigt — och vad som händer härnäst

Att fastställa universums öde är mer än en övning i kosmisk kuriosa: det utforskar den djupaste gåtan inom modern fysik, den mörka energins natur och dess relation till fundamentala fält. Förslaget att datera alltings slut till några tiotals miljarder år är ett exempel på hur snabbt förbättrade datamängder låter teoretiker omvandla tidigare filosofiska frågor till kvantitativa hypoteser som kan kontrolleras.

Under de kommande åren kommer en rad experiment och undersökningar att förtydliga bilden: ytterligare dataspelpp från DESI, omanalyser av Typ Ia-supernovor samt observationer från Euclid, SPHEREx och Vera Rubin Observatory förväntas minska osäkerheten i parametrarna och testa om dynamisk mörk energi verkligen krävs. Om upprepade, modelloberoende rekonstruktioner av den mörka energins historia fortsätter att peka bort från en ren kosmologisk konstant, kommer axion-liknande mekanismer att kräva mer uppmärksamhet; om inte, kommer den standardiserade ΛCDM-bilden att återfå sin särställning.

Slutsats

Påståendet att "allt kommer att försvinna" vid ett specifikt datum är en överdrift när det tas ur sitt sammanhang. En ny, väldokumenterad teoretisk analys visar att universum, inom en tänkbar modell med axioner plus en kosmologisk konstant anpassad till nyligen insamlade data, skulle kunna vända och sluta i en "big crunch" om ungefär 33 miljarder år. Men den slutsatsen beror helt på val av modell och på data som fortfarande granskas kritiskt. Det kommande decenniet av observationer kommer att bli avgörande för att avgöra om denna dramatiska slutsats rör sig från att vara en spekulativ möjlighet till en robust förutsägelse – eller om kosmos har ett annat, stillsammare öde i beredskap.

James Lawson är en vetenskapsjournalist på Dark Matter som bevakar fysik, rymden och framväxande teknologier. Han har en MSc i vetenskapskommunikation och en BSc i fysik från University College London och är baserad i Storbritannien.