Как менялась температура вселенной

Категории статей

Природный регулятор температуры колибри

Учитывая огромную скорость и частоту крыльев, птицы должны нагреваться до температур, несовместимых с жизнью. Далее

Биоразлагаемые пакеты – вред или польза?

Интересно разобраться, действительно ли такие пакеты не наносят вреда окружающей природе. Далее

Видео лекции на канале Temperatures.ru

Две видео лекции уже доступны для просмотра на канале Temperatures.ru Далее

Теплэко – тепло из ниоткуда?

К рекламе на телевидении нужно относиться очень критически, особенно когда её представляют умные люди. Далее

Менталитет против Закона

И одна из наших особенностей – у нас принято нарушать, причем безнаказанно, принятые законы и постановления. Далее

Польза и вред инфракрасного обогревателя (321638)

Среди электрических обогревателей, которые мы используем в быту, наиболее популярными сейчас становятся инфракрасные нагреватели. Они очень широко рекламируются в Интернете и в газетах. Говорят, что они намного эффективнее масляных радиаторов и тепловентиляторов. Меньше потребляют энергии, не сжигают кислород и т.д. Главное – они совершенно не вредные, никакого отрицательного воздействия на организм человека не оказывают. Далее

Почему горячая вода замерзает быстрее, чем холодная? (207258)

Это действительно так, хотя звучит невероятно, т.к в процессе замерзания предварительно нагретая вода должна пройти температуру холодной воды. Парадокс известен в мире, как «Эффект Мпембы». Далее

Вредно ли разогревать пищу в микроволновке? (198324)

Одна моя знакомая отказывается есть пищу, которую кто-то разогрел в микроволновой печи. Всему виной — страшилки в Интернете. Далее

Контролируйте температуру приготовления мяса! (179955)

При приготовлении сырого мяса, особенно, домашней птицы, рыбы и яиц необходимо помнить, что только нагревание до надлежащей температуры убивают вредные бактерии. Далее

451 градус по Фаренгейту, температура возгорания бумаги? (158009)

451 градус по Фаренгейту. Это название знаменитой книги Рэя Брэдбери. На языке оригинала звучит так: ‘Fahrenheit 451: The Temperature at which Book Paper Catches Fire, and Burns’. Действительно ли при этой температуре начинают гореть книги? Далее

Основные разделы

Температура вселенной

Вселенная по представлению простых людей, населяющих землю, это окружающее Землю звездное небо с миллионами звезд, планет, галактик. Она загадочна, она даже можно сказать, не познаваема, но она существует и поэтому имеет свою температуру. Какова же средняя температура в космосе? Согласно широко распространённой модели, Вселенная образовалась 15 миллиардов лет назад в результате Большого взрыва и продолжает расширяться до сих пор.

Важнейшей характеристикой эволюции вселенной является ее температура. По теоретическим расчетам, в течение первых 10 -36 с, когда температура Вселенной была больше 10 28 К, энергия в единице объема оставалась постоянной, Вселенная расширялась со скоростью, значительно превышающей скорость света. Этот факт не противоречит теории относительности, так как с такой скоростью расширялось не вещество, но само пространство. Эта стадия эволюции называется инфляционной. Из современных теорий квантовой физики следует, что в это время сильное ядерное взаимодействие отделилось от электромагнитного и слабого. Выделившаяся в результате подобного нарушения симметрии энергия и явилась причиной катастрофического расширения Вселенной, которая за крошечный промежуток времени в 10 -33 с увеличилась от размеров атома до размеров Солнечной системы. В это же время появились привычные нам элементарные частицы и чуть меньшее из-за спонтанного нарушения симметрии количество античастиц.

Вещество и излучение все еще находилось в термодинамическом равновесии, а «горячие» фотоны полностью определяли характер излучения Вселенной. Эта эпоха называется радиационной стадией эволюции.

При температуре 5•10 12 К закончилась стадия рекомбинации: почти все протоны и нейтроны аннигилировали, превратившись в фотоны; остались только те, для которых не хватило античастиц. Как показали наблюдения, на один барион приходится почти миллиард фотонов – продуктов аннигиляции. Значит, первоначальный избыток частиц по сравнению с античастицами составляет одну миллиардную от их числа. Именно из этого «избыточного» вещества и состоит в основном вещество наблюдаемой Вселенной.

Спустя несколько секунд после Большого Взрыва в горячей и плотной Вселенной началась стадия первичного нуклеосинтеза, продолжавшаяся около трех минут. В результате термоядерных реакций образовывались ядра тяжелого водорода и гелия. Затем началось спокойное расширение и остывание Вселенной. Предсказанные количества водорода (75%) и гелия (25%) по теории первичного нуклеосинтеза подтверждаются распространенностью легких элементов в космосе в настоящее время.

Примерно через миллион лет после взрыва равновесие между веществом и излучением нарушилось, из свободных протонов и электронов начали образовываться атомы, а излучение стало проходить через вещество, как через прозрачную среду. Именно это излучение назвали реликтовым, его температура была около 3000 К. Гипотезу о существовании такого излучения высказал Георгий Гамов. Реликтовое фоновое излучение открыли в 1964 году американские ученые Арно Пензиас и Роберт Вильсон. Оно оказалось в высокой степени изотропным, одинаковым по всем направлениям и своим существованием подтверждает модель горячей расширяющейся Вселенной. При расширении Вселенная остывает, поэтому длина волны реликтовых фотонов должна возрастать: в настоящее время регистрируется фон с температурой 2,725 К, что соответствует миллиметровому диапазону. Самым точным измерением температуры реликтового фона на данный момент считается 2.725 +/- 0.001 Кельвина (Mather с соавт. 1999, ApJ, 512, 511). Довольно точный результат. Неужели когда-то наша вселенная остынет окончательно?

Похожие по тематике статьи на сайте:

Источники

Использованы материалы сайта http://www.astrolab.ru

Другие статьи раздела

Заметка представляется поверхностной, не соответствующей уровню специализированного портала. Подробный комментарий помещен на форуме, в разделе «Радиационные термометры».

Моисеева , 23.08.2009 06:08 | ВНИИМ

Александр Николаевич, спасибо за комментарий. Признаю, что заметка очень короткая и поверхностная. Поэтому она и помещена в раздел «интересные факты». В этом разделе все заметки очень короткие и написаны для того, чтобы привлечь внимание посетителей к какому-то интересному факту. Обычно мы даем также и ссылку на сайт, из которого получена информация. Это касается не только температуры вселенной, а и температуры солнца, земли, насекомых и т.д. Ни одна из заметок полностью проблему не раскрывает. Возможно, в дальнейшем на сайте появятся большие разделы по поднятым проблемам. Очень надеюсь на сотрудничество со специалистами в этих областях. По поводу заметки. Мы ставим вопрос о средней температуре вселенной, как огромного объекта, появившегося 15 млрд. лет назад в результате большого взрыва и с тех пор непрерывно расширяющегося. В данном случае за температуру принимается именно температура «фона», т.е. температура реликтового излучения, существование которого и доказывает теорию большого взрыва. Уверена, что не все посетители портала знакомы с моделью расширяющейся вселенной. Возможно, кто-то заинтересуется этим фактом, и тогда, на приведенном в конце статьи сайте он сможет получить более полную информацию.

Александр , 06.07.2010 06:07 | Ритм-Фонд

Большого взрыва не было (и не могло быть)! Кроме материальной массы есть и нематериальная, пример — шаровая молния. Вы не можете измерить абсолютную температуру, так как все приборы созданы относительно свойств оптики, ощущений, присущих человеку. Кошка имела бы иную аппаратуру. Подробнее — на сайте http://lit.lib.ru/editors/h/hatybow_a_m/

Василий Знаменский , 03.01.2017 10:13

Я не могу понять — Когда говорят о температуре вселенной, то это температура чего? Это средняя температура всего обычного вещества, из которого сделаны звезды, планеты, космическая пыль и межзвездный газ? Но вроде бы оснавная масса вещества в звездах, а они — горячие. Горячим является и межзвездный газ. Так что во вселенной имеет температуру 3 келвина, когда говорят об температуре вселенной?

Василий Знаменский , 04.01.2017 07:19 | https://www.facebook.com/groups/900321603377111/

Скорее всего понятие «Температура вселенной» это неправильное понятие, неправильно составленное из научных терминов. «Жизнь» научных терминов должна быть такова, что при использовании терминов классической физики в других областях науки, смысл термина не менялся бы при следовании элементарной логике. Сочетание «Температура вселенной» логически означает температуру того, из чего состоит вселенная, а поскольку вселенная состоит из объектов с разной температурой, то этот термин должен быть понят как «средняя температура вещества из которого состоит вселенная». Но на самом деле есть так называемое реликтовое излучение, которое соответствует излучению от черного тела с определённой, очень низкой температурой. Почему-то астрофизики назвали эту температуру «температурой вселенной». Судьба этого термина, в конце концов, будет такая же, как судьба термина «сила инерции».

Источник

Наша Вселенная становится горячее, выяснили ученые

Согласно космологической теории, преобладающей сегодня в научном сообществе, Вселенная родилась около 13,7 миллиардов лет назад в ходе процесса, известного как Большой Взрыв. С тех пор пространство расширяется и охлаждается. Однако недавнее исследование Университета штата Огайо совместно с Университетом Джона Хопкинса и Институтом астрофизики имени Макса Планка углубилось в историю Вселенной и оказалось, что это не совсем так. Фактически, исследователи утверждают, что средняя температура газовых облаков, из которых образуются звезды и галактики, увеличилась в десять раз за последние 10 000 миллионов лет, достигнув к сегодняшнему дню почти двух миллионов градусов. Таким образом, астрономы подтвердили, что галактики нагреваются со временем из-за гравитационного коллапса космической структуры и именно по этой причине потепление Вселенной продолжится и в будущем.

Оказалось, Вселенная становится все горячее и расширяется с ускорением

Как возникла Вселенная?

Теория Большого взрыва – это космологическая модель, теория, используемая для описания начала и эволюции нашей вселенной. Согласно этой теории, Вселенная была в очень горячем и плотном состоянии, прежде чем начала расширяться 13,7 миллиардов лет назад. Важно понимать, что Теория большого взрыва основана на фундаментальных наблюдениях, включая наблюдения космического микроволнового фонового излучения (реликитового излучения), которое представляет собой подобие ископаемого излучения, испускаемого в ранней Вселенной, когда она была горячей и плотной.

В 1920 году выдающийся астроном Эдвин Хаббл заметил, что расстояние между галактиками увеличивается повсюду во Вселенной. Это означает, что галактики должны были быть ближе друг к другу в прошлом. Реликтовое излучение, которое можно наблюдать повсюду во Вселенной, было открыто в 1964 году.

Карта флуктуаций реликтового излучения в галактических координатах по данным космической обсерватории «Планк».

Примечательно и то, что состав Вселенной – то есть количество атомов различных элементов – согласуется с Теорией большого взрыва. На сегодняшний день Теория большого взрыва является единственной теорией, способной объяснить, почему мы наблюдаем изобилие первичных элементов во Вселенной.

Крупномасштабная структура Вселенной

Согласно результатом исследования, опубликованного в журнале The Astrophysical Journal, наша Вселенная нагревается. Новая работа, как отмечают ее авторы, подтверждает выводы Нобелевского лауреата по физике 2019 года Джума Пибельса, который изложил теорию о том, как формируется крупномасштабная структура Вселенной.

Под крупномасштабной структурой понимается то, как скопления галактик распределяются во всеобщем масштабе Вселенной, создавая ту самую космическую паутину. Такая структура создается из гравитационного коллапса темной материи и газа.

Так выглядит таинственная космическая паутина

В ходе работы исследователи зафиксировали более чем 10-кратное увеличение средней температуры накопленного газа во Вселенной за последние 10 000 миллионов лет, включая газ в галактиках. Эти выводы подтверждают теорию, объясняющую появление крупномасштабных структур.

Еще больше увлекательных статей о последних научных открытиях в области астрономии и космологии, читайте на нашем канале в Google News.

Как менялась температура во Вселенной?

Свет, который мы видим от объектов, наиболее удаленных от Земли, старше, чем свет, исходящий от ближайших объектов. Свет от более отдаленных объектов, по сути, должен был совершить более длительное путешествие, чтобы добраться до наших телескопов. Этот факт, наряду с методом, способным оценивать температуру по свету, позволил международной команде ученых измерить среднюю температуру газов в ранней Вселенной (тех, которые окружают самые отдаленные объекты), а затем сравнить ее со средней температурой газов, наиболее близких к Земле.

Чтобы понять, как менялась температура во Вселенной на протяжении всей ее истории, исследователи использовали данные двух миссий – Planck и Sloan Digital Sky Survey. Первая миссия – это совместная работа Европейского космического агенства и NASA, основная цель которой заключается в обнаружении анизотропии (небольшие перепады температур) во Вселенной практически сразу после Большого Взрыва. Цель второй миссии – крупнейший в истории сбор подробных изображений и световых спектров Вселенной.

По мере развития Вселенной такие объекты, как галактики и скопления галактик, привлекают все больше и больше газа, который постепенно нагревается

Исследователи использовали новый метод, который позволил им оценить температуру газа, образовавшегося в ранней Вселенной очень далеко от Земли и сравнить ее с температурой газовых облаков, расположенных ближе к нам и, следовательно, образовавшихся позднее.

Авторы работы объединили данные двух миссий и оценили расстояния ближних и дальних горячих газов, измерив их красное смещение – систему, которая позволяет оценить, как быстро удаляются удаленные объекты от нас и на каких расстояниях они находятся. Чем дальше находится звезда или галактика, тем больше длина волны ее света, которая смещается в красный цвет спектра.

Таким образом было обнаружено, что в современной Вселенной температура газов достигает около двух миллионов градусов Кельвина (около четырых миллионов градусов по Фаренгейту) вокруг ближайших к Земле объектов. Что примерно в 10 раз превышает температуру газов вокруг более отдаленных объектов. Получается, исследователи смогли подтвердить, что Вселенная нагревается со временем из-за гравитационного коллапса космической структуры, и более чем вероятно, что это потепление продолжится в будущем.

«Вселенная нагревается из-за естественного процесса образования галактик и других структур. Этот процесс, однако, не имеет ничего общего с изменением климата на нашей планете», – пишут авторы исследования.

При этом в целом средняя температура Вселенной в целом все еще довольно холодная, около -454,76 градусов по Фаренгейту (- -270,42 градусов по Цельсию). Для сравнения – температура нашего Солнца может достигать до 15 миллионов градусов Цельсия.