Температура вселенной: Вселенная до горячей стадии — все самое интересное на ПостНауке

Температура Вселенной выросла в несколько раз

11 ноября 2020
17:45

Анатолий Глянцев

Бурное прошлое создало вокруг галактик облака раскалённого газа.

Иллюстрация Pixabay

По мере того как тёмная материя собиралась в сгустки, увлекая за собой обычное вещество, температура газа росла. Перевод Вести.Ru.

Иллюстрация D. Nelson/Illustris Collaboration.

Астрономы «поставили космосу градусник» и выяснили, что он становится всё горячее.

За последние восемь миллиардов лет средняя температура вещества во Вселенной выросла троекратно, и этот разогрев продолжается. Такой вывод сделан в научной статье, опубликованной в издании Astrophysical Journal.

Трудности роста

В первые доли секунды после Большого взрыва вещество было невероятно горячим. При такой температуре не могли существовать даже протоны, не говоря об атомах. Однако Вселенная стремительно расширялась. Тепловая энергия распределялась по всё большему пространству, и космос остывал. Когда вещество достаточно остыло, начался процесс формирования Вселенной, какой мы её знаем.

Большую роль в этом сыграла тёмная материя. Согласно современным теориям, частицы тёмной материи не сталкиваются друг с другом (в отличие от молекул обычного вещества). Поэтому в сгустке этой загадочной субстанции не возникает давления. Он не оказывает сопротивления, если его сжимать. В результате именно тёмная материя первой собралась в облака под действием собственной гравитации. Под действием тёмной материи в этих облаках сгущался и обычный газ. Эти сгустки и стали зародышами будущих галактик.

Облака из тёмной материи и обычного вещества всё больше сжимались под действием собственного тяготения. Кроме того, они притягивались и друг к другу, поэтому сталкивались и сливались. Из крошечных первоначальных сгустков возникали объекты побольше, потом – ещё больше. Так возникли небольшие протогалактики, которые в конце концов слились в галактики.

Эти бурные события не прошли бесследно для обычной (не тёмной) материи. При столкновении облаков газа в них возникали ударные волны, разогревавшие вещество.

Этот процесс продолжается и в наши дни. Ведь галактики продолжают сближаться друг с другом и сталкиваться, а значит, порождать новые ударные волны в межгалактическом газе.

Итак, вскоре после того как Вселенная остыла, в ней начался обратный процесс: нагрев вещества из-за столкновений его сгустков. Так, по крайней мере, гласит теория.

По мере того как тёмная материя собиралась в сгустки, увлекая за собой обычное вещество, температура газа росла. Перевод Вести.Ru.

Иллюстрация D. Nelson/Illustris Collaboration.

Поставить космосу градусник

А что говорят наблюдения? Астрономы давно знают, что в скоплениях галактик пространство между «звёздными островами» заполнено разреженным, но очень горячим газом. Версия о том, что этот газ нагрелся в результате вышеописанного процесса, весьма соблазнительна. Но если так, то в прошлом он должен был быть холоднее, чем сегодня.

К счастью, у астрономов есть своеобразная машина времени. Ведь свет от самых далёких галактик путешествует к нам миллиарды лет. Значит, мы видим их такими, какими они были миллиарды лет назад.

Но как измерить температуру газа вокруг галактик? В этом авторам новой работы помог эффект Сюняева–Зельдовича. Напомним, в чём он состоит. Электроны межгалактического вещества воздействуют на реликтовое излучение, оставляя в нём своеобразный след. По этому воздействию можно определить температуру вещества, через которое прошли древние реликтовые фотоны.

Учёные использовали карты реликтового излучения, составленные миссией Planck. Эти данные они сопоставили с результатами обзора SDSS, создатели которого нанесли на карту множество скоплений галактик вместе с расстоянием до них.

Как выяснили исследователи, за последние 7,7 миллиарда лет температура газа вокруг галактик выросла втрое: с 700 тысяч до двух миллионов градусов.

Отметим, что 7,7 миллиарда лет назад подавляющая часть галактик уже сформировалась, хотя небольшие звёздные системы продолжали объединяться в более масштабные. Если бы астрономам удалось заглянуть в эпоху рождения первых галактик, они наверняка увидели бы ещё более быстрый разогрев. Согласно теоретическим расчётам, за последние 10 миллиардов лет температура газа выросла вдесятеро!

К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о нитях горячего газа, протянувшихся между галактиками. Писали мы и о том, сколько во Вселенной материи и звёздного света.

наука
космос
астрономия
Вселенная
космология
новости

Ранее по теме

• Расширение не по плану: «Хаббл» обнаружил нестыковку в знаниях учёных о Вселенной

• Известный физик предположил, что нашу вселенную могли создать в лаборатории

• Другие вселенные кажутся нам чёрными дырами

• Астрономы нашли следы чёрных дыр из предыдущей вселенной

• В охлаждённом до предела веществе воспроизвели Большой взрыв

• Конец эпохи: коллаборация «Планка» выпустила последние карты реликтового излучения

Вселенная становится все горячее, выяснили ученые

https://ria. ru/20201111/vselennaya-1584095718.html

Вселенная становится все горячее, выяснили ученые

Вселенная становится все горячее, выяснили ученые — РИА Новости, 11.11.2020

Вселенная становится все горячее, выяснили ученые

Вселенная со временем становится все более горячей, и ее нагревание продолжается. Ученые пришли к выводу, что за последние десять миллиардов лет температура… РИА Новости, 11.11.2020

2020-11-11T13:54

2020-11-11T13:54

2020-11-11T13:54

наука

космос — риа наука

физика

вселенная

галактики

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e4/0b/0b/1584093002_0:20:1440:830_1920x0_80_0_0_94e92740f494c672c58f9b62dceb68d5.jpg

МОСКВА, 11 ноя — РИА Новости. Вселенная со временем становится все более горячей, и ее нагревание продолжается. Ученые пришли к выводу, что за последние десять миллиардов лет температура галактик увеличилась на порядок. Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal.Исследователи использовали новый метод, который позволил оценить температуру газа, находящегося на разном расстоянии от Земли, то есть, имеющего разный возраст. За основу они взяли данные о красном смещении, полученные из Слоановского цифрового небесного обзора и наблюдений астрономического спутника Европейского космического агентства «Планк».Величина красного смещения указывает на то, как длины световых волн удлиняются из-за расширения Вселенной. Чем дальше находится светящийся объект, тем длиннее его волна и тем старше его происхождение. Авторы оценили красное смещение скоплений газа, видимых на изображениях микроволнового света на расстоянии до 10 миллиардов световых лет.Использовав метод определения температуры по свету, ученые оценили среднюю температуру газов в далеких частях ранней Вселенной и сравнили ее с температурой в ближайших к нам частях космоса.»Мы измеряли температуру на протяжении всей истории Вселенной, — приводятся в пресс-релизе американского Университета Джона Хопкинса слова одного из авторов исследования, профессора физики и астрономии Бриса Менара (Brice Ménard). — Со временем все скопления галактик становятся все горячее и горячее, потому что их гравитация притягивает к ним все больше и больше газа».Авторы обнаружили постепенное повышение температуры газа от древних галактик к молодым. Средняя температура скоплений современных галактик составляет около двух миллионов Кельвинов. Это в десять раз горячее, чем десять миллиардов лет назад, и в четыре раза выше, чем в короне Солнца.По словам ученых, потепление Вселенной не имеет ничего общего с потеплением климата на Земле. Это следствие гравитационного притяжения, предсказанного в свое время теорией, согласно которой крупномасштабная структура Вселенной образуется в результате гравитационного коллапса темной материи и газа.»Представьте, что все эти атомы газов всасываются в галактики, как мириады метеороидов, пронизывающих атмосферу Земли, которые воспринимаются нами как падающие звезды, — объясняет Менар. — Они ускоряются, поскольку сила тяжести притягивает их к поверхности Земли и нагреваются из-за трения с атмосферой, прежде чем сгореть. Эта модель нагрева из-за гравитационных сил может быть применена ко всем галактикам, скоплениям галактик и более крупным структурам».»Наше исследование является прямым подтверждением основополагающей работы Джима Пиблза, лауреата Нобелевской премии по физике 2019 года, который изложил теорию формирования крупномасштабной структуры во Вселенной, — добавляет первый автор статьи И-Куан Чан (Yi-Kuan Chiang), научный сотрудник Центра космологии и физики астрономических частиц Университета штата Огайо. — По мере развития Вселенной гравитация объединяет темную материю и газ в галактики и скопления галактик. При этом сопротивление такое сильное, что газ все больше нагревается».Другими словами, Вселенная нагревается из-за естественного процесса образования галактик и межгалактических структур.

https://ria.ru/20201104/astronomiya-1582929283.html

https://ria.ru/20201021/galaktika-1580823905.html

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og. xn--p1ai/awards/

2020

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e4/0b/0b/1584093002_0:0:1276:957_1920x0_80_0_0_7f969b527271bfe6c43de90f22d28c27.jpg

1920

1920

true

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

1

5

4. 7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

космос — риа наука, физика, вселенная, галактики

Наука, Космос — РИА Наука, Физика, Вселенная, галактики

МОСКВА, 11 ноя — РИА Новости. Вселенная со временем становится все более горячей, и ее нагревание продолжается. Ученые пришли к выводу, что за последние десять миллиардов лет температура галактик увеличилась на порядок. Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal.

Исследователи использовали новый метод, который позволил оценить температуру газа, находящегося на разном расстоянии от Земли, то есть, имеющего разный возраст. За основу они взяли данные о красном смещении, полученные из Слоановского цифрового небесного обзора и наблюдений астрономического спутника Европейского космического агентства «Планк».

Величина красного смещения указывает на то, как длины световых волн удлиняются из-за расширения Вселенной. Чем дальше находится светящийся объект, тем длиннее его волна и тем старше его происхождение. Авторы оценили красное смещение скоплений газа, видимых на изображениях микроволнового света на расстоянии до 10 миллиардов световых лет.

Использовав метод определения температуры по свету, ученые оценили среднюю температуру газов в далеких частях ранней Вселенной и сравнили ее с температурой в ближайших к нам частях космоса.

«Мы измеряли температуру на протяжении всей истории Вселенной, — приводятся в пресс-релизе американского Университета Джона Хопкинса слова одного из авторов исследования, профессора физики и астрономии Бриса Менара (Brice Ménard). — Со временем все скопления галактик становятся все горячее и горячее, потому что их гравитация притягивает к ним все больше и больше газа».

4 ноября 2020, 19:00Наука

Впервые определен источник быстрых радиовсплесков в нашей Галактике

Авторы обнаружили постепенное повышение температуры газа от древних галактик к молодым. Средняя температура скоплений современных галактик составляет около двух миллионов Кельвинов. Это в десять раз горячее, чем десять миллиардов лет назад, и в четыре раза выше, чем в короне Солнца.

По словам ученых, потепление Вселенной не имеет ничего общего с потеплением климата на Земле. Это следствие гравитационного притяжения, предсказанного в свое время теорией, согласно которой крупномасштабная структура Вселенной образуется в результате гравитационного коллапса темной материи и газа.

«Представьте, что все эти атомы газов всасываются в галактики, как мириады метеороидов, пронизывающих атмосферу Земли, которые воспринимаются нами как падающие звезды, — объясняет Менар. — Они ускоряются, поскольку сила тяжести притягивает их к поверхности Земли и нагреваются из-за трения с атмосферой, прежде чем сгореть. Эта модель нагрева из-за гравитационных сил может быть применена ко всем галактикам, скоплениям галактик и более крупным структурам».

«Наше исследование является прямым подтверждением основополагающей работы Джима Пиблза, лауреата Нобелевской премии по физике 2019 года, который изложил теорию формирования крупномасштабной структуры во Вселенной, — добавляет первый автор статьи И-Куан Чан (Yi-Kuan Chiang), научный сотрудник Центра космологии и физики астрономических частиц Университета штата Огайо. — По мере развития Вселенной гравитация объединяет темную материю и газ в галактики и скопления галактик. При этом сопротивление такое сильное, что газ все больше нагревается».

Другими словами, Вселенная нагревается из-за естественного процесса образования галактик и межгалактических структур.

21 октября 2020, 14:22Наука

Впервые измерена скорость вращения черной дыры в центре нашей Галактики

Насколько горяча Вселенная на самом деле?

жарко жарко жарко

Оказывается, гравитация нагревает вещи.

Кейт С. Петерсен

21 ноября 2020 г.

Наполненный галактиками , звездами, планетами, пылью и газом, космос полон экстремальных особенностей — экстремальных масс, экстремальных структур и экстремальных особенностей.

Пока ученые пытаются понять вселенную, в которой мы существуем, некоторые из самых фундаментальных вопросов о природе вселенной остаются неясными. Насколько это велико? Как это произошло?

Ответы на эти вопросы ускользали от ученых на протяжении сотен лет. Но мы приближаемся к ответу на один из них: насколько горяча Вселенная?

Насколько горяча Вселенная?

Недавнее исследование показало, что средняя температура горячих газов в крупномасштабных структурах, включая галактики и скопления галактик, во Вселенной составляет 2 миллиона кельвинов —   или 1 999 726,85 градусов Цельсия. По словам автора исследования Рю Макия, научного сотрудника Института физики и математики Вселенной им. Кавли, эти газы составляют основную часть видимой материи во Вселенной.

«Тяга сильная — такая сильная, что все больше и больше газа сотрясается и нагревается.»

Но все становится сложнее: разные, отдельные объекты во Вселенной имеют разную температуру. По данным Всемирного фестиваля науки, внутренняя температура Солнца достигает 15,7 миллиона кельвинов. Однако излучение космического микроволнового фона (CMB), оставшееся после Большого взрыва, составляет всего 2,75 Кельвина.

Насколько горячей была Вселенная во время Большого Взрыва?

Ученые считают, что температура Вселенной могла быть почти бесконечной в момент Большого взрыва, говорит Клод Канисарес, заслуженный профессор экспериментальной физики в Массачусетском технологическом институте, Inverse.

«У нас есть все основания полагать, что Вселенная была чрезвычайно горячей в первые бесконечно малые доли секунды Большого взрыва», — говорит он.

«В отличие от сегодняшнего дня, Вселенная, вероятно, была почти полностью однородной… и состояла из кварк-глюонного бульона, из которого по мере расширения и охлаждения в конце концов выходили протоны и нейтроны», — объясняет он.0003

Изменилась ли температура Вселенной со временем?

Когда Вселенная начала быстро расширяться после Большого Взрыва около 13,8 миллиардов лет назад, температура резко и быстро понизилась.

Но по мере того, как Вселенная становилась менее однородной и дифференцировалась на структуры, узнаваемые сегодня, такие как галактики, температурные режимы во Вселенной становились более разнообразными.

Реликтовое излучение, например, упало с 10 000 кельвинов до современных 2,75 кельвинов. Схлопывающиеся газовые облака образовывали звезды, которые нагревались, когда в их недрах начинали происходить ядерные реакции.

Что вызывает изменение температуры во Вселенной?

Температура реликтового излучения снизилась по мере его расширения, поскольку в процессе расширения длина волны фотонов реликтового излучения увеличивается. Более длинные волны связаны с меньшей энергией и, следовательно, с более низкой температурой.

Но этот же процесс расширения создал новый источник тепла за счет действия гравитационных сил.

Температура космического микроволнового фона может помочь определить, как температура изменялась во Вселенной с течением времени. Центр космических полетов имени Годара НАСА/Научная группа COBE

«По мере развития Вселенной гравитация стягивает темную материю и газ в космосе вместе в галактики и скопления галактик», — И-Куан Чанг, первый автор исследования горячего газа и Об этом говорится в заявлении научного сотрудника Центра космологии и физики астрочастиц Университета штата Огайо.

«Тяга сильная — настолько сильная, что все больше и больше газа сотрясается и нагревается», — говорит он.

Исследователи полагают, что этот процесс был ответственен за в три раза превышает среднюю температуру горячих газов во Вселенной за последние 8 миллиардов лет.

Как исследователи измеряют температуру Вселенной?

Исследователи могут измерять температуру горячих газов в крупномасштабных структурах Вселенной, изучая искажения фотонов, попадающих на Землю из реликтового излучения.

Когда фотоны проходят через горячий газ, они берут часть энергии газа. Исследователи могут обнаружить и измерить это изменение, используя его для расчета температуры газов.

Но предостережение: это не обязательно то же самое, что знать температуру всего во вселенной .

Что температура говорит нам о будущем Вселенной?

Изучение температуры Вселенной является важной частью космологии. Космологи работают над тем, чтобы понять происхождение Вселенной и то, как она меняется с течением времени. Новое понимание температурных режимов Вселенной помогает исследователям тестировать и разрабатывать космологические модели. Это потому, что колебания температуры могут рассказать нам кое-что о структуре Вселенной.

Тепло должно исходить от какого-то физического или энергетического процесса. Оценка данных о температуре в контексте известных законов физики может помочь исследователям разработать теории, которые лучше всего объясняют, как устроена Вселенная.

Похожие теги

• Астрономия
• Космические науки

Поделиться:

Средняя температура Вселенной становится все горячее и горячее

Почти столетие астрономы понимали, что Вселенная находится в состоянии расширения . С 19В 90-е годы они пришли к пониманию того, что четыре миллиарда лет назад скорость расширения ускорилась. По мере того как это прогрессирует, и скопления галактик и нити Вселенной удаляются друг от друга, ученые предполагают, что средняя температура Вселенной будет постепенно снижаться.

Но, согласно новым исследованиям, проведенным Центром космологии и физики астрочастиц (CCAPP) Университета штата Огайо, кажется, что Вселенная с течением времени становится все более горячей. Изучив тепловую историю Вселенной за последние 10 миллиардов лет, команда пришла к выводу, что средняя температура космического газа увеличилась более чем в 10 раз и сегодня достигла около 2,2 миллиона К (~ 2,2 ° C; 4 миллиона ° F).

Исследование, описывающее их открытия, «Космическая тепловая история, исследованная томографией на эффекте Сюняева-Зельдовича», недавно опубликовано в The Astrophysical Journal . Исследование возглавил Йи-Куан Чан, научный сотрудник CCAP, и в нем приняли участие сотрудники Института физики и математики Вселенной им. Кавли (Kavli IPMU), Университета Джона Хопкинса и Института Макса Планка. Астрофизика.

Художественный концепт космического корабля «Планк». Кредиты: ESA/NASA/JPL-Caltech

Ради своего исследования команда изучила тепловые данные о крупномасштабной структуре (LSS) Вселенной. Это относится к структурам галактик и материи в самом большом из космических масштабов, что является результатом гравитационного коллапса темной материи и газа. Как объяснил д-р Чанг в выпуске новостей штата Огайо:

«Наше новое измерение является прямым подтверждением фундаментальной работы Джима Пиблза — лауреата Нобелевской премии по физике 2019 года, — который изложил теорию того, как крупномасштабные структуры формируются во Вселенной. По мере развития Вселенной гравитация стягивает темную материю и газ в космосе вместе в галактики и скопления галактик. Сопротивление сильное — настолько сильное, что все больше и больше газа сотрясается и нагревается».

Чтобы измерить температурные изменения за последние 10 миллиардов лет, Чанг и его коллеги объединили данные, полученные с инфракрасного астрономического спутника ESA Planck и Sloan Digital Sky Survey (SDSS). В то время как Planck был первой европейской миссией, измерившей температуру космического микроволнового фона (CMB), SDSS — это масштабное мультиспектральное исследование, в результате которого были созданы самые подробные трехмерные карты Вселенной.

Из этих наборов данных команда провела перекрестную корреляцию восьми из 9Карты интенсивности неба 0081 Planck с двумя миллионами спектроскопических ссылок на красное смещение из SDSS. Сочетая измерения красного смещения (которые обычно используются для определения того, насколько быстро объекты удаляются от нас) и оценки температуры, основанные на свете, команда сравнила температуру более удаленных газовых облаков (дальше во времени) с теми, что ближе к Земле.

Данные всего неба, полученные миссией ЕКА Planck, показывающие разные длины волн. Авторы и права: ESA

Благодаря этому исследовательская группа смогла подтвердить, что средняя температура газов в ранней Вселенной (около 4 миллиардов после Большого взрыва) была ниже, чем сейчас. По-видимому, это связано с гравитационным коллапсом космической структуры с течением времени, тенденция, которая будет продолжаться и становиться все более интенсивной по мере того, как расширение Вселенной продолжает ускоряться.

Как резюмировал Чанг, Вселенная нагревается из-за естественного процесса образования галактик и структур и не имеет отношения к изменениям температуры здесь, на Земле:

«По мере развития Вселенной гравитация сближает темную материю и газ в космосе. на галактики и скопления галактик. Сопротивление сильное — настолько сильное, что все больше и больше газа сотрясается и нагревается… Эти явления происходят в очень разных масштабах. Они никак не связаны».

В прошлом многие астрономы утверждали, что космос будет продолжать остывать по мере расширения, что неизбежно приведет к «Большому холоду» (или «Большому замораживанию»). Напротив, Чанг и его коллеги показали, что ученые могут отслеживать эволюцию формирования космических структур, «проверяя температуру» Вселенной.

Часть 3D-карты, созданной BOSS. Прямоугольник в крайнем левом углу показывает вырез в небе площадью 1000 кв. градусов, содержащий почти 120 000 галактик, или примерно 10% от общего числа снимков. Предоставлено: Джереми Тинкер/SDSS-III

Эти результаты могут также иметь значение для теорий, которые принимают «космическое охлаждение» как предрешенный вывод. С одной стороны, было высказано предположение, что возможное решение парадокса Ферми заключается в том, что внеземные разумы (ETI) бездействуют и ждут, пока Вселенная улучшится (гипотеза Aestivation).

Частично основанный на термодинамике вычислений (принципе Ландауэра), аргумент утверждает, что по мере остывания Вселенной развитые виды смогут получать гораздо больше от своих мегаструктур. Кроме того, если космос со временем станет горячее, значит ли это, что появление жизни со временем станет менее вероятным из-за увеличения космического излучения?

Если предположить, что не существует механизма для поддержания определенного теплового равновесия, значит ли это, что Вселенная закончится не «Большим холодом», а «Большим пожаром»? Как сказал Роберт Фрост: «Одни говорят, что конец света — в огне, другие — во льду».