我們的宇宙有多熱，真有那麼熱嗎？答案可能超出了想象

簡介：我們的宇宙有多熱？大尺度氣體團平均2千萬開爾文，大爆炸微波背景輻射平均2.75開爾文，太陽內部溫度15.7千萬開爾文….

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——極端質量、極端結構和極端特征。

當科學家們努力理解我們所生存其中的宇宙環境時，關於宇宙演變的一些最本質的問題仍然模糊不清。它有多大？它是如何誕生？

數百年來，這些問題一直成為科學家待解的謎題。現在，我們正慢慢接近其中一個問題：宇宙有多熱？

那麼，宇宙有多熱？

最近的一項研究發現，包括星系和星系團在內的宇宙大尺度結構中熱氣的平均溫度為200萬開爾文，即1999726.85攝氏度。據研究作者、卡夫利宇宙物理和數學研究所研究員柳 ·馬其頓所說，這些氣體構成了宇宙中大部分可見物質。

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“阻力是劇烈的——相當劇烈，越來越多集聚的氣體受到了沖擊和加熱。”

但它變得更複雜：宇宙中不同的個體物有不同的溫度。根據世界科學節數據，太陽內部溫度達到1570萬開爾文。然而，宇宙微波背景輻射（CMB）是大爆炸遺留下來的物質，只有2.75開爾文。

宇宙在大爆炸時有多熱？

麻省理工學院實驗物理學傑出教授克勞德·卡尼紮雷斯（Claude Canizares）告訴《逆》雜志，科學家們認為宇宙在大爆炸發生時的溫度可能幾乎是無上限的。

他說：“我們有很好的理由認為宇宙在大爆炸的第一個無窮小的瞬間是非常熱的。”。

他解釋說：“與現在不同的是，宇宙可能是完全均勻的……由誇克膠子湯組成，當湯在高溫下膨脹最終冷卻時，質子和中子從中析出。”。

宇宙的溫度隨時間變化了嗎？

大約138億年前，當宇宙在大爆炸後開始迅速膨脹時，溫度急劇而迅速地冷卻。

宇宙變得越來越不同質，並分化成目前所見的結構，如星系，整個宇宙的溫度狀態更加多樣化。

例如，宇宙微波背景輻射（CMB）從10000開爾文下降到現在的2.75開爾文。坍塌的氣體雲形成恒星，當內部開始發生核反應時，恒星就會升溫。

是什麼驅動了宇宙中的溫度變化？

CMB的溫度隨著膨脹後又逐漸冷卻，膨脹過程延伸了CMB中光子的波長。波長越長，能量值越低，因此溫度越低。

由於重力的作用，在膨脹的過程中也創造了一個新的熱源。

宇宙微波背景的溫度有助於揭示宇宙溫度隨時間的變化。NASA戈達爾航天飛行中心/COBE科學小組

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

“阻力是強烈的——相當劇烈以至於越來越多的氣體集聚受到沖擊和加熱，”他說。

研究人員認為，在過去80億年中，這一過程使宇宙中熱氣體的平均溫度增加至三倍。

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研究人員如何測量宇宙的溫度？

研究人員可以通過研究從CMB傳播到地球的光子的畸變來測量宇宙大尺度結構中熱氣體的溫度。

當光子通過熱氣體時，它們從氣體中吸收一些能量。研究人員可以檢測和測量這種變化，來計算氣體的溫度。

請注意：這不等同於了解宇宙萬物的溫度。

關於宇宙的未來，我們從溫度得出什麼啟示？

研究宇宙溫度是宇宙學的重要組成部分。宇宙學家致力於了解宇宙的起源及其隨時間的變化。獲得對宇宙溫度狀態的新見解有助於研究人員測試和開發宇宙學模型。從溫度變化分析出些許關於宇宙結構的規律。

熱量必定來自某種物理或能量過程。在已知背景下評估物理溫度數據，以幫助研究人員發展出最能解釋宇宙如何運行的理論。

BY: inverse

FY: JANE

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