宇宙到底有多热？

充满了星系、恒星、行星、尘埃和气体的宇宙，充满了极端的特征：极端质量、极端结构和极端热度。

当科学家们努力理解我们所处的宇宙时，关于宇宙本质的一些最基本的问题仍然不清楚。它有多大？有多热？怎么会是这样？

这些问题的答案已经使科学家们迷惑了许多世纪。但是科学家正在揭开其中的一个谜团：宇宙到底有多热？

那么，宇宙到底有多热？

最近的一项研究发现，宇宙中大型结构，包括星系和星系团，的热气体的平均温度为200万开尔文，即1,999,726.85摄氏度。卡弗里大学物理与数学研究所的研究员Ryu Makiya说，这些气体构成了宇宙中大部分可见物质。

但这变得更加复杂：宇宙中不同的个体物体具有不同的温度。太阳的内部温度达到1570万开尔文。但是，宇宙大爆炸留下的宇宙微波背景（CMB）辐射仅为2.75开尔文。

宇宙大爆炸到底有多热？

麻省理工学院实验物理学杰出教授克劳德·卡尼扎雷斯（Claude Canizares）认为，在大爆炸之际，宇宙的温度可能已接近无限大。

他说：“我们有充分的理由认为宇宙在大爆炸的一秒钟的最初的无穷小部分中非常热。”约为10^32开尔文。

他解释说：“与现在不同，宇宙可能几乎是完全均匀的……并且由夸克-胶子汤组成，随着汤的膨胀和冷却，质子和中子最终从其中涌现出来。”

宇宙的温度是否随着时间变化？

大约在138亿年前的大爆炸之后，当宇宙开始迅速膨胀时，温度急剧而迅速地降低。

但是，随着宇宙的同质化程度降低，并分化为当今公认的例如星系的结构，整个宇宙的温度范围变得更加多样化。

例如，宇宙微波背景辐射从10,000开尔文降至当代的2.75开尔文。坍缩的气体云形成了恒星，当核反应开始在其内部散布时，这些恒星会加热。

是什么推动了宇宙的温度变化？

宇宙微波背景的温度随着其膨胀而冷却，因为膨胀过程会扩展宇宙微波背景中光子的波长。波长越长，能量就越少，因此温度就越低。

但是，由于引力的作用，相同的膨胀过程产生了新的热源。如图所示宇宙微波背景的温度可以帮助揭示宇宙中温度随时间的变化情况。

宇宙热气研究的第一个作者，俄亥俄州立大学宇宙学和天体粒子物理学中心研究员江一宽（Yi-Kuan Chiang）说，“随着宇宙的发展，引力将暗物质和空间中的气体一起汇集到星系和星系团中，”“这样的拖动力是如此猛烈，以致越来越多的气体被震荡和加热。”研究人员认为，在过去的80亿年中，这一过程使宇宙中高温气体的平均温度翻了三倍。

研究人员如何测量宇宙温度？

研究人员可以通过研究从宇宙微波背景传播到地球的光子的畸变来测量宇宙大型结构中热气体的温度。

当光子通过热气体时，它们吸收了气体中的一些能量。研究人员可以检测和测量这种变化，并使用它来计算气体的温度。

温度对宇宙的未来有什么影响？

研究宇宙的温度是宇宙学的重要组成部分。宇宙学家致力于了解宇宙的起源以及宇宙如何随着时间变化。获得有关宇宙温度状况的新见解有助于研究人员测试和开发宇宙学模型。这是因为温度变化可以告诉有关宇宙结构的信息。

热必须来自某种物理或能量过程。在已知的物理学定律的背景下评估温度数据，可以帮助研究人员开发出最能解释宇宙如何工作的理论。

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