منذ ما يقرب من قرن من الزمان ، أدرك علماء الفلك أن الكون في حالة توسع. منذ تسعينيات القرن الماضي ، أدركوا أنه منذ أربعة مليارات سنة مضت ، كان معدل التوسع يتسارع. مع تقدم هذا الأمر ، وتحرك مجموعات المجرات وخيوط الكون بعيدًا عن بعضها البعض ، افترض العلماء أن متوسط درجة حرارة الكون سينخفض تدريجيًا.
ولكن وفقًا لبحث جديد بقيادة د مركز علم الكونيات وفيزياء الجسيمات الفلكية (CCAPP) في جامعة ولاية أوهايو ، يبدو أن الكون يزداد سخونة مع مرور الوقت. بعد التحقق من التاريخ الحراري للكون على مدى العشرة مليارات سنة الماضية ، خلص الفريق إلى أن متوسط درجة حرارة الغاز الكوني قد زاد أكثر من 10 مرات ووصل إلى حوالي 2.2 مليون كلفن (~ 2.2 درجة مئوية ؛ 4 ملايين درجة فهرنهايت) اليوم.
الدراسة التي تصف النتائج التي توصلوا إليها ، ' التاريخ الكوني الحراري الذي تم بحثه بواسطة التصوير المقطعي بتأثير Sunyaev-Zeldovich '، ظهر مؤخرًا فيمجلة الفيزياء الفلكية. قاد الدراسة Yi-Kuan Chiang ، زميل باحث في CCAP ، وضم أعضاء من معهد كافلي للفيزياء والرياضيات في الكون (Kavli IPMU) ، جامعة جونز هوبكنز ، و ال معهد ماكس بلانك للفيزياء الفلكية .
مفهوم فنان عن مركبة الفضاء بلانك. المصدر: ESA / NASA / JPL-Caltech
من أجل دراستهم ، قام الفريق بفحص البيانات الحرارية على الهيكل واسع النطاق (LSS) للكون. يشير هذا إلى أنماط المجرات والمادة على أكبر المقاييس الكونية ، والتي تكون نتيجة لانهيار الجاذبية للمادة المظلمة والغاز. كما أوضح الدكتور شيانغ في أخبار ولاية أوهايو إفراج:
'يوفر قياسنا الجديد تأكيدًا مباشرًا للعمل الأساسي الذي قام به جيم بيبلز - الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2019 - الذي وضع نظرية كيفية تشكل الهيكل الواسع النطاق في الكون. مع تطور الكون ، تسحب الجاذبية المادة المظلمة والغاز في الفضاء معًا إلى مجرات وعناقيد المجرات. السحب عنيف - عنيف للغاية لدرجة أن المزيد والمزيد من الغازات تصاب بالصدمة وتسخن '.
لقياس التغيرات الحرارية على مدى العشرة مليارات سنة الماضية ، جمع شيانج وزملاؤه البيانات من وكالة الفضاء الأوروبية ساتل بلانك الفلكي بالأشعة تحت الحمراء و ال مسح سلون الرقمي للسماء (SDSS). بينمابلانككانت أول مهمة أوروبية لقياس درجة حرارة الخلفية الكونية الميكروية (CMB) ، SDSS هو مسح ضخم متعدد الأطياف أنشأ الخرائط ثلاثية الأبعاد الأكثر تفصيلاً للكون.
من مجموعات البيانات هذه ، ربط الفريق ثمانية منبلانكخرائط كثافة السماء مع مليوني إشارة طيفية للانزياح الأحمر من SDSS. من خلال تمشيط قياسات الانزياح الأحمر (التي تُستخدم بشكل روتيني لتحديد مدى سرعة تحرك الأجسام بعيدًا عنا) وتقديرات درجة الحرارة بناءً على الضوء ، قارن الفريق درجة حرارة السحب الغازية البعيدة (في زمن بعيد) مع تلك الأقرب إلى الأرض.
بيانات السماء التي حصلت عليها بعثة بلانك التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ، والتي تُظهر الموجات المختلفة. الائتمان: ESA
من هذا المنطلق ، تمكن فريق البحث من تأكيد أن متوسط درجة حرارة الغازات في الكون المبكر (حوالي 4 مليارات بعد الانفجار العظيم) كان أقل مما هو عليه الآن. يبدو أن هذا يرجع إلى الانهيار الجاذبي للبنية الكونية بمرور الوقت ، وهو اتجاه سيستمر ويصبح أكثر كثافة مع استمرار توسع الكون في التسارع.
مثل شيانغ تلخيص ، الكون آخذ في الاحترار بسبب العملية الطبيعية لتشكيل المجرات والبنية ، ولا علاقة له بتغيرات درجة الحرارة هنا على الأرض:
'بينما يتطور الكون ، تسحب الجاذبية المادة المظلمة والغاز في الفضاء معًا إلى مجرات وعناقيد المجرات. إن السحب عنيف - عنيف للغاية لدرجة أن المزيد والمزيد من الغازات تصاب بالصدمة وتسخن ... هذه الظواهر تحدث على مستويات مختلفة للغاية. إنهم غير مرتبطين على الإطلاق '.
في الماضي ، جادل العديد من علماء الفلك بأن الكون سيستمر في البرودة مع تمدده ، وهو أمر من شأنه أن يؤدي حتمًا إلى ' بيج تشيل '(أو' التجميد الكبير '). في المقابل ، أظهر شيانج وزملاؤه أن العلماء يمكنهم تسجيل تطور تكوين البنية الكونية من خلال 'التحقق من درجة حرارة' الكون.
قسم من الخريطة ثلاثية الأبعاد أنشأه BOSS. يُظهر المستطيل الموجود في أقصى اليسار قطعًا بمقدار 1000 درجة مربعة في السماء تحتوي على ما يقرب من 120.000 مجرة ، أو ما يقرب من 10٪ من إجمالي المسح. الائتمان: جيريمي تينكر / SDSS-III
يمكن أن يكون لهذه النتائج أيضًا تداعيات على النظريات التي تقبل 'التبريد الكوني' كاستنتاج مفروغ منه. من ناحية ، تم اقتراح أن الحل المحتمل لمفارقة فيرمي هو أن الذكاءات خارج الأرض (ETIs) نائمة وتنتظر الكون يتحسن ( فرضية الاستيفاء ).
يعتمد جزئيًا على الديناميكا الحرارية للحوسبة ( مبدأ لانداور ) ، تنص الحجة على أنه مع برودة الكون ، ستكون الأنواع المتقدمة قادرة على الحصول على المزيد من هياكلها العملاقة. أيضًا ، إذا كان الكون سيصبح أكثر سخونة بمرور الوقت ، فهل يعني ذلك أن ظهور الحياة سيصبح أقل احتمالًا بمرور الوقت بسبب زيادة الإشعاع الكوني؟
بافتراض عدم وجود آلية للحفاظ على توازن حراري معين ، فهل هذا يعني أن الكون لن ينتهي بـ 'قشعريرة كبيرة' ، بل 'حريق كبير'؟ كما كتب روبرت فروست الشهير ، 'يقول البعض أن العالم سينتهي بالنار ، والبعض الآخر يقول في الجليد'. أي من هذه الأشياء سيثبت أنها صحيحة ، وما الآثار التي قد تترتب على الحياة في المستقبل ، فقط الوقت سيخبرنا ...
قراءة متعمقة: أخبار ولاية أوهايو و مجلة الفيزياء الفلكية