Исследователи определяют температуру молодой Вселенной
Астрономы измерили температуру Вселенной через 880 миллионов лет после Большого взрыва. Эти исследования стали возможны благодаря наличию отдаленного облака воды, которое около 12,9 миллиарда лет назад смогло поглотить части света из космического микроволнового фонового излучения.
Содержание статьи:
Около 13,8 миллиарда лет назад Вселенная была заполнена кипящей плазмой излучения и субатомных частиц. Тем не менее, Вселенная расширялась, а ее плотность со временем быстро уменьшалась. Согласно законам термодинамики, это уменьшение плотности привело к снижению температуры. Поскольку фотоны, проходящие через плазму, теряли все больше и больше энергии, тепловое излучение также охлаждалось.
Через несколько сотен тысяч лет плазма охладилась достаточно, чтобы позволить атомам образоваться без систематического удаления электронов (ионизации); через 380 000 лет почти все ядра (в основном водорода) соединились с электронами и образовались электрически нейтральные атомы. С этого момента оставшееся тепловое излучение свободно распространяется в пространстве. В этот момент темная Вселенная стала светлее.
Сегодня астрономы могут увидеть и измерить этот свет в конце горячей фазы большого взрыва. Этот вид анализа дает ценную информацию о ранней Вселенной.
Связь между расширением и температурой
С момента появления космического фонового излучения до сегодняшнего дня Вселенная расширилась примерно в 1100 раз. CMB, температура которого первоначально составляла около 3 000 Кельвинов, также охладился. Сегодня он достигает Земли в основном в виде низкоэнергетического микроволнового излучения.
Читайте также: Китайские исследователи говорят, что способность уничтожать спутники Starlink является необходимостью для китайских военных
Китай должен быть в состоянии вывести из строя или уничтожить спутники SpaceX Starlink, если они представляют угрозу национальной безопасности. В..
Эта связь между расширением Вселенной и температурой МГБ означает, что со временем космическое фоновое излучение дает информацию. Если мы можем измерить температуру МДБ в различные моменты истории Вселенной, мы можем подытожить, как расширялась Вселенная с течением времени. Эта хронология важна. Она важна потому, что напрямую связана с одной из самых больших неизвестных тем в современной космологии — темной энергией. Напомним, что это сила, противоположная гравитации и ответственная за ускорение расширения Вселенной.
Прямые измерения температуры могут показать, существует ли на самом деле такая прямая связь между космическим расширением и охлаждением CMB. Сравнение с другими измерениями космического расширения может исключить некоторые из самых причудливых предположений о природе темной энергии. Однако измерение температуры БДР в различные периоды космической истории является сложной задачей.
Измерение температуры космоса через 880 миллионов лет после Большого взрыва
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, астрономы смогли вернуться на 13 миллиардов лет назад. Это стало возможным благодаря наличию облаков холодной воды в далеких галактиках, наблюдавшихся около 880 миллионов лет назад. Все наблюдения проводились с помощью массива телескопов IRAM Noema во французских Альпах. Эта обсерватория способна вести наблюдения в миллиметровом диапазоне волн, который идеально подходит для обнаружения подобных сигналов.
Здесь CMB выступал в качестве источника света и, с точки зрения наблюдателя, находился за облаками, которые были холоднее облачного фона. Проанализировав взаимодействие между частицами света и молекулами воды, исследователи смогли сделать вывод, что температура CMB в то время, предположительно, составляла от 16,4 до 30,2 Кельвина (примерно 256,75°C D O-242,95°C).
Важно отметить, что эта температура соответствует температуре в 20 Кельвинов, предсказанной для этого периода современными космологическими моделями. Этот результат исключает странные модели, предсказывающие отсутствие связи между температурой и скоростью расширения.
Теперь исследовательская группа хочет использовать ту же методику для определения температуры различных периодов в истории Вселенной.
