宇宙越来越热,越来越热,越来越热——在过去的100亿年里,温度已经增加了10倍

星系随着年龄的增长而变热

随着宇宙的演化,物质的聚集被气体晕包围,变得越来越热,越来越大。资料来源:D. Nelson / Illustris合作公司

一项新的研究发现,宇宙正在变得越来越热。

这项研究发表在天体物理学杂志》上,探索了过去100亿年间宇宙的热史。研究发现,在那段时间里,宇宙中气体的平均温度上升了10倍以上,达到了今天的200万开尔文(约400万摄氏度)华氏温度

“我们的新测量提供了一个直接确认的开创性工作吉姆皮伯斯- 2019年诺贝尔物理学奖得主理论提出的宇宙大尺度结构的形式,“Yi-Kuan蒋介石说,该研究的第一作者,俄亥俄州立大学的研究员宇宙论与天体粒子物理学中心。

宇宙的大尺度结构指的是星系和星系团的全球格局,其规模超过了单个星系。它是由暗物质和气体的引力坍缩形成的。

蒋说:“随着宇宙的演化,引力将太空中的暗物质和气体吸引到一起,形成星系和星系团。”“阻力非常大,以至于越来越多的气体受到冲击并被加热。”

蒋说,这些发现向科学家们展示了如何通过“检测宇宙的温度”来记录宇宙结构形成的过程。

研究人员使用了一种新方法,可以估算离地球较远的气体的温度——这意味着时间更久远——并将它们与离地球较近的气体进行比较。现在,他说,研究人员已经证实,由于宇宙结构的引力坍缩,随着时间的推移,宇宙正在变得越来越热,而且这种加热很可能会持续下去。

为了了解宇宙的温度是如何随时间变化的,研究人员使用了普朗克和斯隆数字巡天项目收集的光数据。普朗克是欧洲航天局的任务,它的运作有来自美国国家航空航天局;斯隆从宇宙中收集详细的图像和光谱。

他们结合了来自两个任务的数据,并通过测量红移(天体物理学家用来估计观察到的遥远物体的宇宙年龄)来评估近距离和远距离热气体的距离。(“红移”得名于光的波长变长。宇宙中离我们越远的物体,其光的波长就越长。研究宇宙的科学家称这种现象为红移效应的延长。)

红移的概念之所以能起作用,是因为我们从离地球较远的物体上看到的光比从离地球较近的物体上看到的光更古老——远距离物体发出的光经过了更长的旅程才到达我们这里。这一事实,再加上一种从光中估计温度的方法,使研究人员能够测量早期宇宙中气体的平均温度(更远的物体周围的气体),并将其与地球附近气体的平均温度(今天的气体)进行比较。

研究人员发现,今天宇宙中的这些气体在靠近地球的物体周围的温度达到大约200万开尔文(约400万华氏度)。这大约是距离更远更远的物体周围气体温度的10倍。

蒋说,宇宙变暖是因为星系和结构形成的自然过程。这与地球变暖无关。“这些现象正在以非常不同的规模发生,”他说。“它们之间根本没有联系。”

想了解更多关于这项研究的信息,请阅读星系变得越来越热,这是暗物质理论预测的

参考:《Sunyaev-Zeldovich效应层析成像探测的宇宙热史》作者:蒋义宽,Ryu Makiya, Brice Menard and Eiichiro Komatsu, 2020年10月12日,天体物理学杂志》上
1538 - 4357 . DOI: 10.3847 / / abb403

这项研究是与卡弗里宇宙物理和数学研究所、约翰霍普金斯大学和马克斯普朗克天体物理研究所的研究人员合作完成的。

1评论关于“宇宙越来越热,越来越热,越来越热——在过去的100亿年里,温度增加了10倍”

  1. 蒋说,宇宙变暖是因为星系和结构形成的自然过程。这与地球变暖无关。“这些现象正在以非常不同的规模发生,”他说。“它们之间根本没有联系。”
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    可能没有连接。可能没有连接。但也暗示了这种变暖动态可能不是一致的。星系的形成有一个节点状的方面。靠近节点的地方可能更暖和。因此,也许太空中有些区域比其他区域更温暖。这种外生效应可以解释火星、木星和土星可能变暖的原因,而这并不是由太阳活动引起的。

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