Das Universum wird heißer, hat eine neue Studie herausgefunden.
Die Studie, die am 13. Oktober im Astrophysical Journal veröffentlicht wurde , untersuchte die thermische Geschichte des Universums in den letzten 10 Milliarden Jahren. Es stellte sich heraus, dass die mittlere Gastemperatur im gesamten Universum in diesem Zeitraum mehr als zehnmal angestiegen ist und heute etwa 2 Millionen Grad Kelvin erreicht hat – etwa 4 Millionen Grad Fahrenheit.
Bildnachweis: NASA, ESA, H. Teplitz und M. Rafelski (IPAC / Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona State University) und Z. Levay (STScI)“Unsere neue Messung liefert eine direkte Bestätigung der wegweisenden Arbeit von Jim Peebles – dem Nobelpreisträger für Physik 2019 -, der die Theorie der Entstehung der großräumigen Struktur im Universum darlegte“, sagte Yi-Kuan Chiang, Hauptautor von die Studie und ein wissenschaftlicher Mitarbeiter am Ohio State University Center für Kosmologie und Astroteilchenphysik .
Die großräumige Struktur des Universums bezieht sich auf die globalen Muster von Galaxien und Galaxienhaufen auf Skalen jenseits einzelner Galaxien. Es entsteht durch den Gravitationskollaps von Dunkler Materie und Gas.
„Während sich das Universum entwickelt, zieht die Schwerkraft dunkle Materie und Gas im Weltraum zusammen in Galaxien und Galaxienhaufen“, sagte Chiang. „Der Widerstand ist gewalttätig – so heftig, dass immer mehr Gas geschockt und erwärmt wird.“
Die Ergebnisse, so Chiang, zeigten Wissenschaftlern, wie sie den Fortschritt der Bildung kosmischer Strukturen durch „Überprüfen der Temperatur“ des Universums messen können.
Die Forscher verwendeten eine neue Methode, mit der sie die Temperatur von Gasen, die weiter von der Erde entfernt sind – was bedeutet, dass sie weiter zurück in der Zeit liegen – abschätzen und sie mit Gasen vergleichen konnten, die näher an der Erde und in der Nähe der Gegenwart liegen. Jetzt, sagte er, haben Forscher bestätigt, dass das Universum im Laufe der Zeit aufgrund des Gravitationskollapses der kosmischen Struktur heißer wird und die Erwärmung wahrscheinlich fortgesetzt wird.
Um zu verstehen, wie sich die Temperatur des Universums im Laufe der Zeit verändert hat, verwendeten die Forscher Daten zum Licht im gesamten Weltraum, die von zwei Missionen, Planck und der Sloan Digital Sky Survey, gesammelt wurden. Planck ist die Mission der Europäischen Weltraumorganisation, die unter starker Beteiligung der NASA operiert. Sloan sammelt detaillierte Bilder und Lichtspektren aus dem Universum.
Sie kombinierten Daten aus den beiden Missionen und bewerteten die Entfernungen der heißen Gase in der Nähe und in der Ferne durch Messung der Rotverschiebung, eine Vorstellung, mit der Astrophysiker das kosmische Alter abschätzen, in dem entfernte Objekte beobachtet werden. („Rotverschiebung“ hat seinen Namen von der Art und Weise, wie sich die Wellenlängen des Lichts verlängern. Je weiter etwas im Universum entfernt ist, desto länger ist die Wellenlänge des Lichts. Wissenschaftler, die den Kosmos untersuchen, nennen dies eine Verlängerung des Rotverschiebungseffekts.)
Das Konzept der Rotverschiebung funktioniert, weil das Licht, das wir von Objekten sehen, die weiter von der Erde entfernt sind, älter ist als das Licht, das wir von Objekten sehen, die näher an der Erde liegen – das Licht von entfernten Objekten hat eine längere Reise zurückgelegt, um uns zu erreichen. Zusammen mit einer Methode zur Schätzung der Temperatur aus Licht konnten die Forscher die mittlere Temperatur von Gasen im frühen Universum – Gase, die weiter entfernte Objekte umgeben – messen und diesen Mittelwert mit der mittleren Temperatur von Gasen vergleichen, die näher an Erdgasen liegen heute.
Diese Gase im heutigen Universum erreichen, so die Forscher, Temperaturen von etwa 2 Millionen Grad Kelvin – ungefähr 4 Millionen Grad Fahrenheit – um Objekte, die näher an der Erde liegen. Das ist ungefähr das Zehnfache der Temperatur der Gase um Objekte, die weiter entfernt und weiter zurück in der Zeit sind.
Das Universum, sagte Chiang, erwärmt sich aufgrund des natürlichen Prozesses der Galaxien- und Strukturbildung. Es hat nichts mit der Erwärmung auf der Erde zu tun. „Diese Phänomene treten in sehr unterschiedlichen Maßstäben auf“, sagte er. „Sie sind überhaupt nicht verbunden.“
Diese Studie wurde in Zusammenarbeit mit Forschern des Kavli-Instituts für Physik und Mathematik des Universums, der Johns Hopkins University und des Max-Planck-Instituts für Astrophysik abgeschlossen.
Kontakte und Quellen:
Laura Arenschield Ohio State Universität
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