Согласно новому исследованию, Вселенная становится горячее. В исследовании, опубликованном 13 октября 2020 года в журнале Astrophysical Journal, изучалась тепловая история газа во вселенной за последние десять миллиардов лет. Оно показало, что средняя температура газа во вселенной за этот период увеличилась более чем в десять раз и сейчас составляет около двух миллионов градусов по Кельвину.

Сверхглубокое поле Хаббла. © NASA, ESA, and S. Beckwith (STScI) and the HUDF Team

«Наше новое измерение является прямым подтверждением работы Джима Пиблза, лауреата Нобелевской премии по физике 2019 года, который разработал теорию образования крупномасштабной структуры вселенной», - говорит И-Куан Чан. Чан - ведущий автор исследования и научный сотрудник Центра космологии и физики астрономических частиц Университета штата Огайо.

Крупномасштабная структура вселенной связана с глобальными структурами галактик и скоплений галактик в масштабах размеров, превышающих галактики. Она образуется в результате гравитационного коллапса темной материи и газа.

«По мере развития вселенной гравитация объединяет темную материю и газ в космосе в галактики и скопления галактик», - считает Чан. - «Сила огромна - настолько огромна, что все больше и больше газа подвергается воздействию и нагревается».

По словам Чана, результаты показали ученым, как следует отслеживать процесс формирования космической структуры путем «измерения температуры» вселенной.

Исследователи использовали новый метод, который позволил им оценить температуру газа на больших расстояниях от Земли (и, следовательно, дальше назад во времени) и сравнить ее с газом в пространственной и временной близости к сегодняшней Земле. Чан сказал, что исследователи теперь смогли подтвердить, что вселенная со временем становится горячее из-за гравитационного коллапса космических структур и что это нагревание, вероятно, продолжится и далее.

Чтобы понять, как температура вселенной меняется с течением времени, исследователи использовали данные, собранные в ходе двух миссий: космического телескопа Planck и Слоановского небесного цифрового обзора (Sloan Digital Sky Survey). Planck - это миссия Европейского космического агентства (ЕКА) при активном участии НАСА. А Sloan Digital Sky Survey собирает подробные изображения и световые спектры вселенной.

Ученые объединили данные двух миссий и вычислили расстояния до горячего газа вблизи и вдали от Земли, измерив для этого красное смещение. Красное смещение - это значение, которое астрофизики используют для оценки космического возраста далеких объектов. Термин же «красное смещение» происходит от того, что световые волны растягиваются. Чем дальше объект находится во вселенной, тем длиннее его световая волна. Ученые, изучающие вселенную, называют такое растяжение эффектом красного смещения.

Концепция красного смещения работает, потому что свет, который мы наблюдаем от объектов на больших расстояниях, старше, чем свет от объектов вблизи Земли. Свет от более далеких объектов проделывает долгий путь, чтобы добраться до нас. Этот факт и метод получения температуры по световым данным позволили исследователям измерить среднюю температуру газов в молодой Вселенной (газы вокруг объектов на больших расстояниях) и сравнить ее со средней температурой газов на меньших расстояниях (сегодняшние газы).

По словам исследователей, эти газы в современной вселенной достигают температуры около двух миллионов градусов по Кельвину в объектах, которые находятся ближе к Земле. Это примерно в десять раз выше температуры газа вокруг объектов, находящихся дальше, то есть в далеком прошлом.

По словам Чана, вселенная нагревается из-за естественных процессов образования галактик и структур. Это не имеет ничего общего с глобальным потеплением. «Эти явления происходят в кардинально разных масштабах», - сказал он. - «Они никак не связаны».