Майже століття астрономи розуміли, що Всесвіт перебуває у стані розширення. З 1990-х років вони зрозуміли, що станом на чотири мільярди років тому темпи розширення прискорюються. У міру того, як це прогресує, і скупчення галактик і нитки Всесвіту віддаляються один від одного, вчені припускають, що середня температура Всесвіту буде поступово знижуватися.
Але згідно з новими дослідженнями під керівництвом с Центр космології та фізики астрочастинок (CCAPP) в Університеті штату Огайо, здається, що Всесвіт насправді стає гарячішим з часом. Після дослідження теплової історії Всесвіту за останні 10 мільярдів років команда прийшла до висновку, що середня температура космічного газу зросла більш ніж у 10 разів і сьогодні досягла приблизно 2,2 мільйона К (~2,2 °C; 4 мільйони °F).
Дослідження, яке описує їхні висновки, « Космічна теплова історія, досліджувана ефектною томографією Суняєва–Зельдовича “, нещодавно з’явилася вАстрофізичний журнал. Дослідження проводив І-Куан Чанг, науковий співробітник CCAP, і включав членів Фізико-математичний інститут Всесвіту імені Кавлі (Кавлі ІПМУ), Університет Джона Хопкінса , і Інститут астрофізики імені Макса Планка .
Художня концепція космічного корабля «Планк». Автори: ESA/NASA/JPL-Caltech
Заради свого дослідження команда вивчила теплові дані про Великомасштабну структуру (LSS) Всесвіту. Це відноситься до моделей галактик і матерії в найбільшому з космічних масштабів, що є результатом гравітаційного колапсу темної матерії та газу. Як пояснив д-р Чанг в Новини штату Огайо випуск:
«Наше нове вимірювання дає пряме підтвердження фундаментальної роботи Джима Піблза — лауреата Нобелівської премії з фізики 2019 року — який виклав теорію формування великомасштабної структури у Всесвіті. У міру розвитку Всесвіту гравітація об’єднує темну матерію та газ у космосі разом у галактики та скупчення галактик. Тяга дуже сильна — настільки сильна, що все більше газу шокується і нагрівається».
Щоб виміряти теплові зміни за останні 10 мільярдів років, Чанг і його колеги об’єднали дані, отримані ЄКА. Інфрачервоний астрономічний супутник Planck і Цифрове небо Слоана (SDSS). Тоді якПланкбула першою європейською місією, яка виміряла температуру космічного мікрохвильового фону (CMB), SDSS — це масштабне мультиспектральне дослідження, яке створило найдокладніші 3D-карти Всесвіту.
З цих наборів даних команда взаємно корелювала вісімПланкКарти інтенсивності неба з двома мільйонами відліків спектроскопічного червоного зміщення від SDSS. Збираючи вимірювання червоного зміщення (які зазвичай використовуються для визначення швидкості віддалення об’єктів від нас) і оцінки температури на основі світла, команда порівняла температуру більш віддалених газових хмар (далі назад у часі) з тими, що ближче до Землі.
Дані всього неба, отримані місією Планка, що показують різні довжини хвиль. Авторство: ESA
Завдяки цьому дослідницькій групі вдалося підтвердити, що середня температура газів у ранньому Всесвіті (приблизно 4 мільярди після Великого вибуху) була нижчою, ніж зараз. Очевидно, це пов’язано з гравітаційним колапсом космічної структури з плином часу, тенденція, яка буде продовжуватися і ставати все більш інтенсивною, оскільки розширення Всесвіту продовжує прискорюватися.
Як Чанг підсумовано , Всесвіт нагрівається через природний процес утворення галактик і структур, і це не пов’язано зі змінами температури тут, на Землі:
«У міру розвитку Всесвіту гравітація зтягує темну матерію та газ у космосі разом у галактики та скупчення галактик. Тяга є сильною — настільки сильною, що все більше і більше газу шокується і нагрівається... Ці явища відбуваються в дуже різних масштабах. Вони зовсім не пов’язані між собою».
У минулому багато астрономи стверджували, що космос продовжуватиме охолоджуватися в міру розширення, що неминуче призведе до « Великий холод ” (або “Велике заморожування”). Навпаки, Чанг і його однодумці показали, що вчені можуть відстежувати еволюцію формування космічних структур, «перевіряючи температуру» Всесвіту.
Розділ 3D-карти, створений BOSS. Прямокутник у крайньому лівому куті показує виріз на небі площею 1000 квадратних градусів, що містить майже 120 000 галактик, або приблизно 10% загального огляду. Авторство: Джеремі Тінкер/SDSS-III
Ці висновки також можуть мати значення для теорій, які визнають «космічне охолодження» як вирішений висновок. З одного боку, було висловлено припущення, що можливим вирішенням парадоксу Фермі є те, що позаземні інтелекти (ETI) сплячі і чекають покращення Всесвіту. Гіпотеза аестівації ).
Частково заснований на термодинаміці обчислень ( Принцип Ландауера ), аргумент стверджує, що коли Всесвіт охолоне, розвинені види зможуть отримати набагато більше від своїх мегаструктур. Крім того, якщо космос стане гарячішим з часом, чи означає це, що з часом поява життя стане менш імовірним через збільшення космічної радіації?
Якщо припустити, що немає механізму підтримки певної теплової рівноваги, чи це означатиме, що Всесвіт закінчиться не «Великим холодом», а «Великим полум’ям»? Як відомо Роберт Фрост написав: «Одні кажуть, що світ закінчиться у вогні, інші кажуть, що в льоду». Що з цього виявиться правильним і які наслідки це може мати для життя в майбутньому, покаже час…
Подальше читання: Новини штату Огайо , Астрофізичний журнал