简介:我们的宇宙有多热?大型气体团平均2000万开尔文,大爆炸平均微波背景辐射2.75开尔文,太阳内部温度1.57亿开尔文……
是宇宙充满了星系、恒星、行星、尘埃和气体,充满了极端的特征——极端的质量、极端的结构和极端的特征。
当科学家们努力了解我们生活的宇宙环境时,关于宇宙演化的一些最基本的问题仍然模糊不清。它有多大?它是如何诞生的?
数百年来,这些问题一直是科学家们的困惑。现在,我们正在慢慢接近其中一个问题:宇宙有多热?
最近的一项研究发现,包括星系和星系团在内的宇宙大尺度结构中的热气体平均温度为200万开尔文,即1999726.85摄氏度。根据研究作者、卡夫利宇宙物理与数学研究所研究员YooMacedon的说法,这些气体构成了宇宙中大部分可见物质。
但它变得更加复杂:宇宙中不同的个体物体具有不同的温度。根据世界科学节数据,太阳内部温度达到1570万开尔文。然而,宇宙微波背景辐射(CMB),即大爆炸留下的物质,只有2.75开尔文。
麻省理工学院实验物理学特聘教授克劳德·卡尼萨雷斯告诉《逆》杂志,科学家认为大爆炸时宇宙的温度可能几乎是无限的。
他说:“我们有充分的理由认为宇宙在大爆炸的第一个无穷小瞬间是非常热的”。
“与今天不同,宇宙可能是完全均匀的……由夸克胶子汤组成,当汤在高温下膨胀并最终冷却时,质子和中子从夸克胶子汤中沉淀出来,”他解释道。
宇宙正在变得越来越异构和分化成目前所见的结构,比如星系,整个宇宙的温度状态也更加多样化。
例如,宇宙微波背景辐射(CMB)从10,000开尔文降至目前的2.75开尔文。坍塌的气体云形成恒星,随着内部开始发生核反应而升温。
宇宙微波背景膨胀后温度逐渐降低,膨胀过程延长了宇宙微波背景中光子的波长。波长越长,能量值越低,因此温度越低。
宇宙微波背景的温度有助于揭示宇宙温度如何随时间变化。NASA戈达尔太空飞行中心/COBE科学团队
“随着宇宙的演化,引力将太空中的暗物质和气体拉到一起,形成星系和星系团,”俄亥俄州立大学热气体研究的主要作者JiangYikuan,a宇宙学和天体粒子物理中心的研究员在一份声明中说。
“阻力非常大——如此强烈以至于越来越多的气体积聚受到影响和加热,”他说。
研究人员认为,在过去的80亿年中,这个过程使宇宙中热气体的平均温度增加了两倍。
研究人员可以通过研究从CMB到地球的光子畸变来测量宇宙大尺度结构中热气体的温度。
当光子穿过热气体时,它们会从气体中吸收一些能量。研究人员可以检测和测量这种变化来计算气体的温度。
研究宇宙的温度是宇宙学的重要组成部分。宇宙学家致力于了解宇宙的起源及其随时间的变化。获得对宇宙温度状态的新见解有助于研究人员测试和开发宇宙学模型。从温度变化分析宇宙结构的一些规律。
热量一定来自某种物理或能量过程。根据已知背景评估物理温度数据有助于研究人员开发最能解释宇宙运作方式的理论。