Již téměř století astronomové chápali, že vesmír je ve stavu rozpínání. Od 90. let 20. století pochopili, že před čtyřmi miliardami let se rychlost expanze zrychlovala. Jak to postupuje a kupy galaxií a vlákna vesmíru se od sebe vzdalují, vědci se domnívají, že průměrná teplota vesmíru bude postupně klesat.
Ale podle nového výzkumu vedeného společností Centrum pro kosmologii a fyziku astročástic (CCAPP) na Ohio State University se zdá, že vesmír je s postupem času stále teplejší. Po zkoumání tepelné historie vesmíru za posledních 10 miliard let tým dospěl k závěru, že průměrná teplota kosmického plynu se zvýšila více než 10krát a dnes dosáhla asi 2,2 milionu K (~2,2 °C; 4 miliony °F).
Studie, která popisuje jejich zjištění, “ Kosmická termální historie sondovaná Sunyaev-Zeldovich Effect Tomography “, nedávno se objevil vThe Astrophysical Journal. Studii vedl Yi-Kuan Chiang, výzkumný pracovník CCAP, a zahrnoval členy z Kavliho institut pro fyziku a matematiku vesmíru (Kavli IPMU), Univerzita Johnse Hopkinse a Max-Planck-Institut pro astrofyziku .
Umělecký koncept kosmické lodi Planck. Kredity: ESA/NASA/JPL-Caltech
V zájmu své studie tým zkoumal tepelná data o velké struktuře vesmíru (LSS). To se týká vzorů galaxií a hmoty na největším z kosmických měřítek, což je výsledek gravitačního kolapsu temné hmoty a plynu. Jak vysvětlil Dr. Chiang v an Ohio State News uvolnění:
„Naše nové měření poskytuje přímé potvrzení klíčové práce Jima Peeblese – laureáta Nobelovy ceny za fyziku za rok 2019 – který vypracoval teorii o tom, jak se ve vesmíru formují rozsáhlé struktury. Jak se vesmír vyvíjí, gravitace stahuje temnou hmotu a plyn ve vesmíru dohromady do galaxií a kup galaxií. Tažení je prudké – tak prudké, že stále více plynu je šokováno a zahříváno.“
K měření tepelných změn za posledních 10 miliard let Chiang a jeho kolegové spojili data z ESA Infračervená astronomická družice Planck a Sloan Digital Sky Survey (SDSS). ZatímcoPlanckbyla první evropskou misí k měření teploty kosmického mikrovlnného pozadí (CMB), SDSS je masivní multispektrální průzkum, který vytvořil nejpodrobnější 3D mapy vesmíru.
Z těchto datových souborů tým křížově koreloval osm z nichPlanckMapy intenzity oblohy se dvěma miliony spektroskopických referencí rudého posuvu z SDSS. Kombinací měření rudého posuvu (která se běžně používají k určení, jak rychle se objekty od nás vzdalují) a odhadů teploty založených na světle, tým porovnával teplotu vzdálenějších mračen plynu (dále v čase) s těmi blíže k Zemi.
Celooblohová data získaná misí ESA Planck, ukazující různé vlnové délky. Kredit: ESA
Z toho byl výzkumný tým schopen potvrdit, že průměrná teplota plynů v raném vesmíru (cca 4 miliardy po Velkém třesku) byla nižší než nyní. To je zjevně způsobeno gravitačním kolapsem kosmické struktury v průběhu času, což je trend, který bude pokračovat a bude intenzivnější, jak se rozpínání vesmíru bude dále zrychlovat.
Jako Chiang shrnuto Vesmír se otepluje kvůli přirozenému procesu tvorby galaxií a struktur a nesouvisí se změnami teploty zde na Zemi:
„Jak se vesmír vyvíjí, gravitace stahuje temnou hmotu a plyn ve vesmíru dohromady do galaxií a kup galaxií. Odpor je prudký – tak prudký, že stále více plynu je šokováno a zahříváno... Tyto jevy se dějí ve velmi různých měřítcích. Nejsou vůbec propojeni.'
V minulosti mnoho astronomů tvrdilo, že vesmír se bude při rozpínání i nadále ochlazovat, což by nevyhnutelně vyústilo v tzv. Big Chill “ (nebo „Big Freeze“). Naproti tomu Chiang a jeho spolupracovníci ukázali, že vědci mohou sledovat vývoj formování kosmické struktury „kontrolou teploty“ vesmíru.
Část 3D mapy vytvořené BOSSem. Obdélník zcela vlevo ukazuje výřez 1000 čtverečních stupňů na obloze obsahující téměř 120 000 galaxií, neboli zhruba 10 % celkového průzkumu. Kredit: Jeremy Tinker/SDSS-III
Tato zjištění by také mohla mít důsledky pro teorie, které přijímají „kosmické ochlazování“ jako předem daný závěr. Na jedné straně bylo navrženo, že možným řešením Fermiho paradoxu je, že mimozemské inteligence (ETI) jsou nečinné a čekají, až se vesmír zlepší (tzv. Aestivační hypotéza ).
Částečně založeno na termodynamice výpočetní techniky (t Landauerův princip ), argument uvádí, že jak se vesmír ochlazuje, pokročilé druhy by byly schopny získat mnohem více ze svých megastruktur. Také, pokud se vesmír časem zahřeje, znamená to, že vznik života bude časem méně pravděpodobný kvůli zvýšenému kosmickému záření?
Za předpokladu, že neexistuje žádný mechanismus pro udržení určité tepelné rovnováhy, znamenalo by to, že vesmír neskončí „Big Chill“, ale „Big Blaze“? Jak Robert Frost skvěle napsal: „Někteří říkají, že svět skončí v ohni, jiní říkají, že v ledu.“ Která z nich se ukáže jako správná a jaké důsledky by to mohlo mít pro život v budoucnu, ukáže čas…
Další čtení: Ohio State News , The Astrophysical Journal