这个宇宙将如何终结？

By Stephen DiKerby published 11 hours ago

Astronomy

依靠你如何观察它毕竟这个宇宙或许没有一个“结束”。

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从太空看到的一颗超新星。(Image credit: NASA/CXC/Rutgers/J.Warren & J.Hughes et al. via Wikimedia Commons)

本文最初被发表在会话网站。该发行商将这篇文章贡献给太空网站的专家之声编辑意见与洞察。

是否这个宇宙毕竟将结束是不确定的，但所有证据提示它将继续在非常长的时间里是人类的宇宙家园。

这个宇宙——所有空间、时间和所有物质和能量——约140亿年前在一场叫“大爆炸”的快速扩张中开始，但此后它一直处于一种持续的变化中。 首先，它充满一种现在构成原子粒子的质子、中子和电子的弥漫气体。 随后这些气体坍塌成恒星和星系。

我们的这个宇宙的未来的理解被今天我们观测天体和过程告知。 作为一名天体物理学家，我观测像遥远星系一样的天体，这让我研究恒星和星系如何随时间变化。通过这样做我开发预测这个宇宙在未来将如何变化的理论。

通过研究过去预测未来？

通过延伸我们今天看到的预测这个宇宙的未来是插值法。 这种方法有风险的，因为某些意想不到的事情可能发生。

插值法——在一个数据集中连接数据点——是远更安全的。 想象你有一张当你五岁时的你自己的照片，然后另一张当你是七岁时的。 某些人可能大概的猜出当你六岁时看起来像什么一样。 这就是插值法。

或许他们从两张照片可能推断到当你8、9岁时看起来像什么一样，但没人能准确的预测进入未来太远。 也许在几年中你会戴眼镜或者突然的真的变高。

科学家通过推演恒星和星系如何随时间变化能够预测数十亿年后这个宇宙将可能的看起来像什么一样，但最终的东西可能变得诡异的。 这个宇宙和之内的物质可能将再次变化，像它历史中有的一样。

我们的目前宇宙的历史的理论。 左图是大约140亿年前的大爆炸。 这个宇宙的结构和构成随时间已经变化了。 (Image credit: NASA/WMAP Science Team)

在未来恒星将如何变化？

好消息：我们的中等大小的黄色恒星太阳将继续照耀数十亿年。它大约是走过它的100亿年寿命的半程。 一颗恒星的寿命依靠它的尺寸。 大、热的蓝色恒星过着更短的生命，而微小、凉的红色恒星生活的远更长。

今天，一些星系仍正在产生新恒星，但其他星系已经枯竭了它们的恒星形成气体。 当一个星系停止恒星形成时蓝色恒星快的成“超新星爆发”并在仅数百万年后爆炸消失。 然后数十亿年后像太阳一样的黄色恒星将它们的外层甩进一个星云留下仅红色恒星闲荡着。 最终这个宇宙所有星系都将停止产生新恒星，充满星光的这个宇宙将逐渐的变红并暗淡。

在数万亿年中——比这个宇宙的当前年龄更长数百倍——这些红恒星也将逐渐消逝成黑暗。 但直到那时为止仍有许多恒星提供光和温暖。

在未来星系将如何变化？

想想在沙滩上建立一个沙堡。 每桶沙子使城堡越来越大。 星系以一种同样方式通过吞噬更小星系随时间生长。 这种星系合并将持续进入未来。

在星系团中，数百个星系朝向它们的共享中心落下，往往造成混乱的碰撞。 在这些合并中是规整的盘的螺旋星系以混乱的方式结合成无序的泡泡形的恒星的云。 想想把精心堆砌的沙堡通过一脚变成一个大混乱多容易。.

正因此，这个宇宙随时间将有更少的螺旋星系和更多的椭圆星系，因为螺旋星系结合成椭圆星系。

银河系和邻近的仙女座星系可能在数十亿年中以这种方式结合。 不要担忧：在每个星系中的恒星将总的无伤害的疾驰过彼此，未来的凝星者将获得一个两个星系合并的疯狂观望。

地中海上空的银河系。 (Image credit: Oliver Griebl/https://500px.com/p/olivergriebl?view=photos)

在未来这个宇宙本身将如何变化？

大爆炸引发了一个可能在未来中将继续的扩张。宇宙中所有物质——恒星、星系、气体和暗物质——向内拉并减缓扩张。一些理论提示这个宇宙的扩张将缓慢滑行或减慢到一个停止。

然而一些证据提示某种未知的力正开始施加一个排斥力，造成膨胀来加速。 科学家叫这种向外的力为暗能量，但关于它几乎不知道。 就像在一个烤饼中的葡萄干一样，星系将越来越快从彼此疾驰走开。 如果这个继续进入未来，其他星系可能是太远分开从银河系不能观测到。

来总结未来的最佳流行预测：恒星形成将关闭，如此星系将充满老、红、暗星逐渐的冷却成黑暗。 各群或星系的群将合并成一个单一巨型的椭圆星系。 这个宇宙的加速膨扩张将使观测到本地星系群之外的其他星系不可能的。

这个场景终将走成一个黑暗永恒，持续数万亿年。新的颠覆这个故事的证据可能见光，宇宙的历史的下一阶段可能是某些截然不同和意料不到美丽的东西。 依靠你如何观测它，这个宇宙毕竟可能没有一个“终结”。即便存在的与宇宙现在是的非常不同，但来憧憬一个这个宇宙完全走掉的遥远未来是艰难的。

这个场景使你如何感受？ 有时使我感到一丝怅惘，这是种悲伤的类型。但然后我记得我们生活在宇宙故事的非常激动人心的时代中——刚好在开始，在一个充满令人惊叹的恒星和星系来观测的年代中！ 这个宇宙能支持人类社会和进入未来数十亿年的好奇心，因此有许多时间来保持探索和追寻答案。