Исследование, опубликованное в октябре. 13 в Astrophysical Journal, исследовал тепловую историю Вселенной за последние 10 миллиардов лет. Было обнаружено, что средняя температура газа во Вселенной увеличилась более чем в 10 раз за этот период времени и сегодня достигла около 2 миллионов градусов Кельвина – примерно 4 миллиона градусов по Фаренгейту.
«Наше новое измерение является прямым подтверждением основополагающей работы Джима Пиблза, лауреата Нобелевской премии по физике 2019 г., который изложил теорию формирования крупномасштабной структуры во Вселенной», – сказал И-Куан Чан, ведущий специалист. автор исследования и научный сотрудник Центра космологии и астрофизики частиц Университета штата Огайо.
Крупномасштабная структура Вселенной относится к глобальным структурам галактик и скоплений галактик в масштабах за пределами отдельных галактик. Он образован гравитационным коллапсом темной материи и газа.
«По мере развития Вселенной гравитация объединяет темную материю и газ в космосе в галактики и скопления галактик», – сказал Чан. "Сопротивление сильное – настолько сильное, что все больше и больше газа выбрасывается и нагревается."
По словам Чанга, эти открытия показали ученым, как отслеживать процесс формирования космической структуры, «проверяя температуру» Вселенной.
Исследователи использовали новый метод, который позволил им оценить температуру газа дальше от Земли, то есть еще дальше во времени, и сравнить ее с газами ближе к Земле и в настоящее время.
Теперь, по его словам, исследователи подтвердили, что Вселенная со временем становится горячее из-за гравитационного коллапса космической структуры, и нагрев, вероятно, продолжится.
Чтобы понять, как температура Вселенной меняется с течением времени, исследователи использовали данные о освещении во всем космосе, собранные двумя миссиями, Planck и Sloan Digital Sky Survey. Planck – миссия Европейского космического агентства, которая работает при активном участии НАСА; Слоан собирает подробные изображения и световые спектры Вселенной.
Они объединили данные двух миссий и оценили расстояния до горячих газов вблизи и далеко с помощью измерения красного смещения – понятие, которое астрофизики используют для оценки космического возраста, при котором наблюдаются далекие объекты. ("Красное смещение" получило свое название от того, как длина световых волн удлиняется. Чем дальше что-то находится во Вселенной, тем длиннее его длина волны света. Ученые, изучающие космос, называют, что эффект красного смещения удлиняется.)
Концепция красного смещения работает, потому что свет, который мы видим от объектов, далеких от Земли, старше, чем свет, который мы видим от объектов, расположенных ближе к Земле – свет от далеких объектов прошел более долгий путь, чтобы достичь нас. Этот факт, вместе с методом оценки температуры по свету, позволил исследователям измерить среднюю температуру газов в ранней Вселенной – газов, окружающих объекты, находящиеся дальше, – и сравнить это среднее значение со средней температурой газов ближе к Земле. – газы сегодня.
Исследователи обнаружили, что эти газы во Вселенной сегодня достигают температуры около 2 миллионов градусов Кельвина – примерно 4 миллионов градусов по Фаренгейту вокруг объектов, расположенных ближе к Земле.
Это примерно в 10 раз выше температуры газов вокруг объектов, находящихся дальше и дальше во времени.
По словам Чанга, Вселенная нагревается из-за естественного процесса образования галактик и структур.
Это не связано с потеплением на Земле. «Эти явления происходят в самых разных масштабах», – сказал он. "Они совершенно не связаны."
Это исследование было выполнено в сотрудничестве с исследователями из Института физики и математики Вселенной Кавли, Университета Джона Хопкинса и Института астрофизики Макса Планка.