暗物質決定宇宙大凍結/大撕裂/大坍縮

宇宙誕生於近140億年之前， 調查宇宙的過去，有助於預測未來。目前，日本、美國和台灣等地的科學家正在推進一項國際共同計劃，利用昴星團望遠鏡以前所未有的精度觀測宇宙的過去。

 過去一般認為，宇宙是“永恆不變的，既沒有起始也沒有終結”。進入20世紀後，通過觀測遙遠的星系發現了宇宙的膨脹。理論研究也不斷取得進展，人類發現宇宙是爆炸式誕生的。

 在弄清宇宙過去的過程中，出現了與人們所知的原子和分子等物質截然不同的神秘物質。那就是暗物質和暗能量。其真面目至今仍不明朗，但科學家認為這些物質掌握着宇宙的命運。

 暗物質具有質量，產生重力。據推測，宇宙整體存在着相當於普通物質5倍的暗物質。起初人們認為由於暗物質的重力，宇宙的膨脹會放緩，膨脹速度逐漸下降。

 但到1998年，通過觀測遙遠的星系的星體爆炸，發現了出乎意料的結果。那就是宇宙的膨脹並未減速，反而正在加速。在宇宙中，相互排斥的斥力正在發揮作用，超過了暗物質的重力。這種斥力是由暗能量形成的。一般認為，暗能量的數量相當於普通物質的14倍，廣泛地充斥在整個宇宙空間。

根據暗能量的斥力強度不同，預測到的宇宙的未來也會有所不同。如果斥力強度有一定限度，宇宙將在提高膨脹速度的同時永遠存在下去。星系將不斷擴大彼此的距離，但星系本身不會分裂。不過，構成星系的星體將在漫長的歲月之後燃燒殆盡或變為黑洞，因此宇宙最後會非常寒冷，變為一片黑暗。這被稱為“Big Chill（大凍結）”。

另一方面，如果斥力今後不斷加強，星系和恆星都將四分五裂。最後，構成物質的原子也將被撕裂，迎來終結。這就是“大撕裂（The big rip）”。相反，如果斥力減弱，暗物質的重力變得更強，宇宙將從膨脹轉為收縮。收縮速度逐漸加快，最後回到一個點之後消亡。這種假說被稱為“大坍縮（Big Crunch）”。

 調查暗物質的匯聚情形，可以推算出暗能量的斥力。自宇宙誕生以來，暗物質在受到暗能量的斥力的同時，由於重力而不斷匯聚。如果暗能量的斥力比較弱，暗物質應該會大量匯聚，形成濃密的暗物質雲。如果斥力非常強大，則較難形成暗物質雲。

 暗物質雲是無色透明的，而且不會發光，通過天體望遠鏡無法直接觀測，但可以間接觀測。遙遠的星系發出的光在抵達地球之前，或多或少會在暗物質雲之中或其附近穿過。此時，由於暗物質的重力，光的路徑會發生彎曲，如果利用望遠鏡進行觀測，會發現星系的影像看起來發生扭曲。通過這種扭曲情況，可以推測暗物質雲的形成達到何種程度。

 研究團隊自2014年起，用安裝在昴星團望遠鏡上的最先進的巨型數碼相機拍攝散布在夜空中廣大區域的數億個星系。團隊分析拍攝到的圖像，收集與各個星系的距離及星系圖像的扭曲情況等信息，製作目錄。

 此次發表的結果根據先期完成的約1000萬個星系的目錄，估算了暗物質的匯聚情況。如果參考美國和歐洲的其他觀測數據進行討論，在現階段，宇宙永遠持續膨脹（大凍結）或者連原子都分裂後走向終結（大撕裂）的可能性很高，而轉為收縮並消亡（大坍縮）的概率極低。

本次研究採用的數據僅為計劃整體的約10％。科學家希望推進其餘星系的目錄製作，弄清宇宙的命運。