简介：一直以来，人们都认为宇宙的平均气温会在膨胀中冷却，但一个研究小组通过检查了宇宙的大尺度结构(LSS)的热数据发现：随着宇宙的膨胀，宇宙的平均气温正在上升。
近一个世纪以来，天文学家都认为宇宙正在不停地膨胀。1990年以来，他们了解到从40亿年以前，宇宙已经在加速膨胀了。
随着这一过程的推进，宇宙中的星系团和细丝离得越来越远，科学家们推断，宇宙的平均温度将逐渐下降。
但是根据俄亥俄州立大学宇宙学和天体粒子物理中心(CCAPP)领导的一项新研究显示，随着时间的推移，宇宙实际上正在变得越来越热。
在探索了过去100亿年间宇宙的热历史之后，该团队得出结论，宇宙气体的平均温度已经上升了10倍以上，达到约220万K(~2.2°C;400万华氏度)。
一项描述他们发现的研究，“Sunyaev-Zeldovich效应断层摄影术探索的宇宙热史”，最近发表在《天体物理学杂志》上。
这项研究由CCAP的研究员蒋义宽领导，成员包括来自宇宙物理和数学Kavli研究所(Kavli IPMU)、约翰霍普金斯大学和马普天体物理研究所的成员。
为了他们的研究，该团队检查了宇宙大尺度结构(LSS)的热数据。这指的是星系和物质在最大的宇宙尺度上的模式，是暗物质和气体的引力坍塌的结果。
正如蒋博士在俄亥俄州的新闻发布会上解释的那样:
“我们的新测量结果直接证实了2019年诺贝尔物理学奖得主吉姆·皮布尔斯的开创性工作，他提出了宇宙大尺度结构是如何形成的理论。随着宇宙的演化，引力将太空中的暗物质和气体拉到一起，形成星系和星系团。阻力是剧烈的——如此剧烈以至于越来越多的气体受到冲击并被加热。”
为了测量过去100亿年间的热变化，蒋博士和他的同事将欧洲航天局的普朗克红外天文卫星和斯隆数字天空调查(SDSS)的数据结合起来。普朗克望远镜是欧洲第一个测量宇宙微波背景辐射(CMB)温度的望远镜，而SDSS是一个大规模的多光谱巡天望远镜，它已经绘制出了宇宙最详细的三维地图。
显示不同波长的全天数据。(ESA)
从这些数据中，研究小组将普朗克的8张天空强度图与SDSS的200万个光谱红移参考点进行了交叉关联。结合红移测量(通常用于确定物体远离我们的速度)和基于光的温度估计，该团队比较了更远的气体云(更早的时间)和更近地球的气体云的温度。
由此，研究小组能够确认早期宇宙(大爆炸后约40亿)气体的平均温度比现在要低。这显然是由于宇宙结构随时间的引力坍塌，随着宇宙继续加速膨胀，这一趋势将继续并变得更加强烈。
正如蒋博士总结的那样，宇宙变暖是由于星系和结构形成的自然过程，与地球上的温度变化无关:
“随着宇宙的演化，引力将空间中的暗物质和气体一起吸引到星系和星系团中。阻力是剧烈的——如此剧烈以至于越来越多的气体受到冲击并被加热……这些现象在非常不同的尺度上发生。他们互相之间并没有什么关系。”
过去，许多天文学家认为，宇宙在膨胀的过程中会继续冷却，这将不可避免地导致“大寒”。相反，蒋和他的同事们表明，科学家们可以通过“检测宇宙的温度”来记录宇宙结构形成的演化过程。
图像:BOSS构建的3D地图的一部分。最左边的矩形是一个1000平方英尺的缺口。在天空中包含了将近12万个星系，大约占总调查的10%。
这些发现也可能对接受“宇宙冷却”为必然结论的理论有启示。另一方面，有人认为，费米悖论的一个可能答案是，地外智能体(ETIs)处于休眠状态，以等待宇宙的改善(夏眠假说)。
该理论部分基于计算热力学(兰道尔原理)，认为随着宇宙冷却，高级物种将能够从它们的巨型结构中得到更多。此外，如果宇宙会随着时间的推移变得越来越热，这是否意味着生命的出现会因为宇宙辐射的增加而变得越来越难实现?
假设没有维持某种热平衡的机制，这是否意味着宇宙不会在“大寒”中终结，而是在“大火焰”中终结?
正如罗伯特·弗罗斯特(Robert Frost)的名言:“有人说世界将在火中结束，有人说世界将在冰中结束。”其中哪些将被证明是正确的，以及它对未来生命的影响，只有时间会告诉我们……
