簡(jiǎn)介：我們的宇宙有多熱？大尺度氣體團(tuán)平均2千萬(wàn)開(kāi)爾文，大爆炸微波背景輻射平均2.75開(kāi)爾文，太陽(yáng)內(nèi)部溫度15.7千萬(wàn)開(kāi)爾文….

地心引力與熱源

充滿了星系、恒星、行星、塵埃和氣體，宇宙充滿了極端特征——極端質(zhì)量、極端結(jié)構(gòu)和極端特征。

當(dāng)科學(xué)家們努力理解我們所生存其中的宇宙環(huán)境時(shí)，關(guān)于宇宙演變的一些最本質(zhì)的問(wèn)題仍然模糊不清。它有多大？它是如何誕生？

數(shù)百年來(lái)，這些問(wèn)題一直成為科學(xué)家待解的謎題?，F(xiàn)在，我們正慢慢接近其中一個(gè)問(wèn)題：宇宙有多熱？

那么，宇宙有多熱？

最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，包括星系和星系團(tuán)在內(nèi)的宇宙大尺度結(jié)構(gòu)中熱氣的平均溫度為200萬(wàn)開(kāi)爾文，即1999726.85攝氏度。據(jù)研究作者、卡夫利宇宙物理和數(shù)學(xué)研究所研究員柳 ·馬其頓所說(shuō)，這些氣體構(gòu)成了宇宙中大部分可見(jiàn)物質(zhì)。

“阻力是劇烈的——相當(dāng)劇烈，越來(lái)越多集聚的氣體受到了沖擊和加熱。”

但它變得更復(fù)雜：宇宙中不同的個(gè)體物有不同的溫度。根據(jù)世界科學(xué)節(jié)數(shù)據(jù)，太陽(yáng)內(nèi)部溫度達(dá)到1570萬(wàn)開(kāi)爾文。然而，宇宙微波背景輻射（CMB）是大爆炸遺留下來(lái)的物質(zhì)，只有2.75開(kāi)爾文。

宇宙在大爆炸時(shí)有多熱？

麻省理工學(xué)院實(shí)驗(yàn)物理學(xué)杰出教授克勞德·卡尼扎雷斯（Claude Canizares）告訴《逆》雜志，科學(xué)家們認(rèn)為宇宙在大爆炸發(fā)生時(shí)的溫度可能幾乎是無(wú)上限的。

他說(shuō)：“我們有很好的理由認(rèn)為宇宙在大爆炸的第一個(gè)無(wú)窮小的瞬間是非常熱的。”。

他解釋說(shuō)：“與現(xiàn)在不同的是，宇宙可能是完全均勻的……由夸克膠子湯組成，當(dāng)湯在高溫下膨脹最終冷卻時(shí)，質(zhì)子和中子從中析出?！?。

宇宙的溫度隨時(shí)間變化了嗎？

大約138億年前，當(dāng)宇宙在大爆炸后開(kāi)始迅速膨脹時(shí)，溫度急劇而迅速地冷卻。

宇宙變得越來(lái)越不同質(zhì)，并分化成目前所見(jiàn)的結(jié)構(gòu)，如星系，整個(gè)宇宙的溫度狀態(tài)更加多樣化。

例如，宇宙微波背景輻射（CMB）從10000開(kāi)爾文下降到現(xiàn)在的2.75開(kāi)爾文。坍塌的氣體云形成恒星，當(dāng)內(nèi)部開(kāi)始發(fā)生核反應(yīng)時(shí)，恒星就會(huì)升溫。

是什么驅(qū)動(dòng)了宇宙中的溫度變化？

CMB的溫度隨著膨脹后又逐漸冷卻，膨脹過(guò)程延伸了CMB中光子的波長(zhǎng)。波長(zhǎng)越長(zhǎng)，能量值越低，因此溫度越低。

由于重力的作用，在膨脹的過(guò)程中也創(chuàng)造了一個(gè)新的熱源。

宇宙微波背景的溫度有助于揭示宇宙溫度隨時(shí)間的變化。NASA戈達(dá)爾航天飛行中心/COBE科學(xué)小組

“隨著宇宙的演化，引力將空間中的暗物質(zhì)和氣體拉到一起，形成星系和星系團(tuán)，”熱氣體研究的第一作者、俄亥俄州立大學(xué)宇宙學(xué)和天體粒子物理中心研究員江一寬（音譯）在一份聲明中說(shuō)。

“阻力是強(qiáng)烈的——相當(dāng)劇烈以至于越來(lái)越多的氣體集聚受到?jīng)_擊和加熱，”他說(shuō)。

研究人員認(rèn)為，在過(guò)去80億年中，這一過(guò)程使宇宙中熱氣體的平均溫度增加至三倍。

研究人員如何測(cè)量宇宙的溫度？

研究人員可以通過(guò)研究從CMB傳播到地球的光子的畸變來(lái)測(cè)量宇宙大尺度結(jié)構(gòu)中熱氣體的溫度。

當(dāng)光子通過(guò)熱氣體時(shí)，它們從氣體中吸收一些能量。研究人員可以檢測(cè)和測(cè)量這種變化，來(lái)計(jì)算氣體的溫度。

請(qǐng)注意：這不等同于了解宇宙萬(wàn)物的溫度。

關(guān)于宇宙的未來(lái)，我們從溫度得出什么啟示？

研究宇宙溫度是宇宙學(xué)的重要組成部分。宇宙學(xué)家致力于了解宇宙的起源及其隨時(shí)間的變化。獲得對(duì)宇宙溫度狀態(tài)的新見(jiàn)解有助于研究人員測(cè)試和開(kāi)發(fā)宇宙學(xué)模型。從溫度變化分析出些許關(guān)于宇宙結(jié)構(gòu)的規(guī)律。

熱量必定來(lái)自某種物理或能量過(guò)程。在已知背景下評(píng)估物理溫度數(shù)據(jù)，以幫助研究人員發(fā)展出最能解釋宇宙如何運(yùn)行的理論。

BY: inverse

FY: JANE

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