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簡介：一直以來，人們都認(rèn)為宇宙的平均氣溫會在膨脹中冷卻，但一個研究小組通過檢查了宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)(LSS)的熱數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：隨著宇宙的膨脹，宇宙的平均氣溫正在上升。

?近一個世紀(jì)以來，天文學(xué)家都認(rèn)為宇宙正在不停地膨脹。1990年以來，他們了解到從40億年以前，宇宙已經(jīng)在加速膨脹了。

?隨著這一過程的推進(jìn)，宇宙中的星系團(tuán)和細(xì)絲離得越來越遠(yuǎn)，科學(xué)家們推斷，宇宙的平均溫度將逐漸下降。

?但是根據(jù)俄亥俄州立大學(xué)宇宙學(xué)和天體粒子物理中心(CCAPP)領(lǐng)導(dǎo)的一項新研究顯示，隨著時間的推移，宇宙實際上正在變得越來越熱。

在探索了過去100億年間宇宙的熱歷史之后，該團(tuán)隊得出結(jié)論，宇宙氣體的平均溫度已經(jīng)上升了10倍以上，達(dá)到約220萬K(~2.2°C;400萬華氏度)。

一項描述他們發(fā)現(xiàn)的研究，“Sunyaev-Zeldovich效應(yīng)斷層攝影術(shù)探索的宇宙熱史”，最近發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上。

這項研究由CCAP的研究員蔣義寬領(lǐng)導(dǎo)，成員包括來自宇宙物理和數(shù)學(xué)Kavli研究所(Kavli IPMU)、約翰霍普金斯大學(xué)和馬普天體物理研究所的成員。

為了他們的研究，該團(tuán)隊檢查了宇宙大尺度結(jié)構(gòu)(LSS)的熱數(shù)據(jù)。這指的是星系和物質(zhì)在最大的宇宙尺度上的模式，是暗物質(zhì)和氣體的引力坍塌的結(jié)果。

正如蔣博士在俄亥俄州的新聞發(fā)布會上解釋的那樣:

“我們的新測量結(jié)果直接證實了2019年諾貝爾物理學(xué)獎得主吉姆·皮布爾斯的開創(chuàng)性工作，他提出了宇宙大尺度結(jié)構(gòu)是如何形成的理論。隨著宇宙的演化，引力將太空中的暗物質(zhì)和氣體拉到一起，形成星系和星系團(tuán)。阻力是劇烈的——如此劇烈以至于越來越多的氣體受到?jīng)_擊并被加熱?！?/p>

為了測量過去100億年間的熱變化，蔣博士和他的同事將歐洲航天局的普朗克紅外天文衛(wèi)星和斯隆數(shù)字天空調(diào)查(SDSS)的數(shù)據(jù)結(jié)合起來。普朗克望遠(yuǎn)鏡是歐洲第一個測量宇宙微波背景輻射(CMB)溫度的望遠(yuǎn)鏡，而SDSS是一個大規(guī)模的多光譜巡天望遠(yuǎn)鏡，它已經(jīng)繪制出了宇宙最詳細(xì)的三維地圖。

顯示不同波長的全天數(shù)據(jù)。(ESA)

從這些數(shù)據(jù)中，研究小組將普朗克的8張?zhí)炜諒?qiáng)度圖與SDSS的200萬個光譜紅移參考點(diǎn)進(jìn)行了交叉關(guān)聯(lián)。結(jié)合紅移測量(通常用于確定物體遠(yuǎn)離我們的速度)和基于光的溫度估計，該團(tuán)隊比較了更遠(yuǎn)的氣體云(更早的時間)和更近地球的氣體云的溫度。

由此，研究小組能夠確認(rèn)早期宇宙(大爆炸后約40億)氣體的平均溫度比現(xiàn)在要低。這顯然是由于宇宙結(jié)構(gòu)隨時間的引力坍塌，隨著宇宙繼續(xù)加速膨脹，這一趨勢將繼續(xù)并變得更加強(qiáng)烈。

正如蔣博士總結(jié)的那樣，宇宙變暖是由于星系和結(jié)構(gòu)形成的自然過程，與地球上的溫度變化無關(guān):

“隨著宇宙的演化，引力將空間中的暗物質(zhì)和氣體一起吸引到星系和星系團(tuán)中。阻力是劇烈的——如此劇烈以至于越來越多的氣體受到?jīng)_擊并被加熱……這些現(xiàn)象在非常不同的尺度上發(fā)生。他們互相之間并沒有什么關(guān)系?！?/p>

過去，許多天文學(xué)家認(rèn)為，宇宙在膨脹的過程中會繼續(xù)冷卻，這將不可避免地導(dǎo)致“大寒”。相反，蔣和他的同事們表明，科學(xué)家們可以通過“檢測宇宙的溫度”來記錄宇宙結(jié)構(gòu)形成的演化過程。

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(杰里米·汀克/ SDSS-III)

圖像:BOSS構(gòu)建的3D地圖的一部分。最左邊的矩形是一個1000平方英尺的缺口。在天空中包含了將近12萬個星系，大約占總調(diào)查的10%。

這些發(fā)現(xiàn)也可能對接受“宇宙冷卻”為必然結(jié)論的理論有啟示。另一方面，有人認(rèn)為，費(fèi)米悖論的一個可能答案是，地外智能體(ETIs)處于休眠狀態(tài)，以等待宇宙的改善(夏眠假說)。

該理論部分基于計算熱力學(xué)(蘭道爾原理)，認(rèn)為隨著宇宙冷卻，高級物種將能夠從它們的巨型結(jié)構(gòu)中得到更多。此外，如果宇宙會隨著時間的推移變得越來越熱，這是否意味著生命的出現(xiàn)會因為宇宙輻射的增加而變得越來越難實現(xiàn)?

假設(shè)沒有維持某種熱平衡的機(jī)制，這是否意味著宇宙不會在“大寒”中終結(jié)，而是在“大火焰”中終結(jié)?

正如羅伯特·弗羅斯特(Robert Frost)的名言:“有人說世界將在火中結(jié)束，有人說世界將在冰中結(jié)束?！逼渲心男⒈蛔C明是正確的，以及它對未來生命的影響，只有時間會告訴我們……

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作者: MATT WILLIAMS

FY: Draco

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