我们的宇宙有多热，真有那么热吗？答案可能超出了想象

我们的宇宙有多热？大尺度气体团平均2千万开尔文，大爆炸微波背景辐射平均2.75开尔文，太阳内部温度15.7千万开尔文….

地心引力与热源

充满了星系、恒星、行星、尘埃和气体，宇宙充满了极端特征——极端质量、极端结构和极端特征。

当科学家们努力理解我们所生存其中的宇宙环境时，关于宇宙演变的一些最本质的问题仍然模糊不清。它有多大？它是如何诞生？

数百年来，这些问题一直成为科学家待解的谜题。现在，我们正慢慢接近其中一个问题：宇宙有多热？

那么，宇宙有多热？

最近的一项研究发现，包括星系和星系团在内的宇宙大尺度结构中热气的平均温度为200万开尔文，即1999726.85摄氏度。据研究作者、卡夫利宇宙物理和数学研究所研究员柳 ·马其顿所说，这些气体构成了宇宙中大部分可见物质。

“阻力是剧烈的——相当剧烈，越来越多集聚的气体受到了冲击和加热。”

但它变得更复杂：宇宙中不同的个体物有不同的温度。根据世界科学节数据，太阳内部温度达到1570万开尔文。然而，宇宙微波背景辐射（CMB）是大爆炸遗留下来的物质，只有2.75开尔文。

宇宙在大爆炸时有多热？

麻省理工学院实验物理学杰出教授克劳德·卡尼扎雷斯（Claude Canizares）告诉《逆》杂志，科学家们认为宇宙在大爆炸发生时的温度可能几乎是无上限的。

他说：“我们有很好的理由认为宇宙在大爆炸的第一个无穷小的瞬间是非常热的。”。

他解释说：“与现在不同的是，宇宙可能是完全均匀的……由夸克胶子汤组成，当汤在高温下膨胀最终冷却时，质子和中子从中析出。”。

宇宙的温度随时间变化了吗？

大约138亿年前，当宇宙在大爆炸后开始迅速膨胀时，温度急剧而迅速地冷却。

宇宙变得越来越不同质，并分化成目前所见的结构，如星系，整个宇宙的温度状态更加多样化。

例如，宇宙微波背景辐射（CMB）从10000开尔文下降到现在的2.75开尔文。坍塌的气体云形成恒星，当内部开始发生核反应时，恒星就会升温。

是什么驱动了宇宙中的温度变化？

CMB的温度随着膨胀后又逐渐冷却，膨胀过程延伸了CMB中光子的波长。波长越长，能量值越低，因此温度越低。

由于重力的作用，在膨胀的过程中也创造了一个新的热源。

宇宙微波背景的温度有助于揭示宇宙温度随时间的变化。NASA戈达尔航天飞行中心/COBE科学小组

“随着宇宙的演化，引力将空间中的暗物质和气体拉到一起，形成星系和星系团，”热气体研究的第一作者、俄亥俄州立大学宇宙学和天体粒子物理中心研究员江一宽（音译）在一份声明中说。

“阻力是强烈的——相当剧烈以至于越来越多的气体集聚受到冲击和加热，”他说。

研究人员认为，在过去80亿年中，这一过程使宇宙中热气体的平均温度增加至三倍。

研究人员如何测量宇宙的温度？

研究人员可以通过研究从CMB传播到地球的光子的畸变来测量宇宙大尺度结构中热气体的温度。

当光子通过热气体时，它们从气体中吸收一些能量。研究人员可以检测和测量这种变化，来计算气体的温度。

请注意：这不等同于了解宇宙万物的温度。

关于宇宙的未来，我们从温度得出什么启示？

研究宇宙温度是宇宙学的重要组成部分。宇宙学家致力于了解宇宙的起源及其随时间的变化。获得对宇宙温度状态的新见解有助于研究人员测试和开发宇宙学模型。从温度变化分析出些许关于宇宙结构的规律。

热量必定来自某种物理或能量过程。在已知背景下评估物理温度数据，以帮助研究人员发展出最能解释宇宙如何运行的理论。