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隨著加速膨脹 宇宙變得更熱而非更冷了

近一個世紀以來,天文學家們確定,我們的宇宙處於膨脹狀態。自20世紀90年代以來,他們就已經了解到,從40億年前開始,宇宙始終在加速膨脹。

因此,宇宙中的團塊和絲狀星系的距離越來越遠,理論上可知,宇宙的平均溫度會隨著時間越來越低。

但根據俄亥俄州立大學宇宙學和天體粒子物理中心(CCAPP)領導的研究,實際上宇宙似乎越來越熱了。

在探究了過去100億年宇宙的熱歷史後,研究團隊得出結論,宇宙氣態物質的平均溫度增加了10多倍,今天達到了約2.2℃。

研究報告《Sunyaev-Zeldovich效應斷層掃描法探測宇宙熱歷史》近日發表在《天體物理學期刊》上。

這項研究由CCAP研究員Yi-Kuan Chiang領導,包括來自卡夫里宇宙物理與數學研究所(Kavli IPMU)、約翰·霍普金斯大學和馬克斯·普朗克天體物理研究所的成員。

該團隊研究了宇宙大尺度結構(LSS)的熱數據——指的是宇宙中最大尺度的星系和物質的熱模式,那是暗物質和氣體物質引力坍縮的後果。

正如Chiang博士在俄亥俄州立大學新聞發布會上所解釋的那樣,"我們的測量結果為吉姆·皮布爾斯——2019年諾貝爾物理學獎得主——的開創性工作提供了最直接證據。他提出宇宙中大尺度結構形成的理論。隨著宇宙的演化,引力將空間中的暗物質和氣體拉到一起,形成星系和星系團。這種拖動是劇烈的——如此劇烈,以至于越來越多的氣體被震盪和加熱。"

為了測量過去100億年的熱數據,Chiang和同事結合了由歐空局的普朗克紅外天文衛星和斯隆數字天空調查(SDSS)的數據。前者是歐洲首個用於測量宇宙微波背景溫度的衛星,而SDSS則是大規模的多光譜信息採集資料庫,用於創建最詳細的宇宙三維地圖。

團隊將普朗克的8張宇宙熱分布圖與來自SDSS的200萬個光譜紅移參考數據交叉相關。結合紅移測量值(常規用於確定物體遠離我們的速度)和基於光波長的溫度估計,該團隊將更遙遠的氣體雲(在時間上也更久遠)的溫度與更靠近地球的氣體雲進行了比較。

由此能夠確認,早期宇宙(大爆炸後約40億)氣體的平均溫度比現在低。這是隨著時間推移,宇宙結構的引力坍塌造成的,隨著宇宙膨脹的不斷加速,這種趨勢將會持續下去,並且會越來越強烈。

另外,宇宙變暖是因為星系和結構形成的自然過程,與地球上的氣候變化無關。

過去,許多天文學家認為,宇宙會隨著膨脹而持續冷卻,不可避免地導致熱寂滅。相比之下,Chiang和他的同事表明,科學家可以通過"測量宇宙的溫度"來為宇宙結構的形成演變制定時間表。

基於計算熱力學(蘭道爾原理)的半科幻論點指出,隨著宇宙熱寂,超文明將能夠用他們的終極計算機計算出生命、宇宙、萬物的終極答案。如果沒有熱寂的話,這種計算製造出的熱量足以燒毀整個星系。

另外,如果宇宙隨著時間的推移而變得更熱,那對生命又意味著什麼?或許只有時間能告訴我們答案。

責任編輯: 李華   來源:煎蛋網 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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