يظهر الغاز الساخن في مجموعة المجرات باللون الأخضر في هذه الصورة لمجموعة Abell 520 التي التقطتها العديد من التلسكوبات. يبعد العنقود حوالي 2.4 مليار سنة ضوئية. أظهرت دراسة جديدة أن الغاز الساخن مثل هذا يزداد سخونة مع تقدم الكون في العمر.
تبلغ درجة حرارة الكون اليوم مليوني درجة مئوية ، أي أعلى بعشر مرات مما كان عليه في السابق
الاحتباس الحراري ، مواجهة الاحترار الكوني.
اليوم ، الكون أدفأ بعشر مرات مما كان عليه قبل عشرة مليارات سنة. في ذلك الوقت ، كان متوسط درجة حرارة الفضاء السحيق حوالي 200,000 درجة مئوية (360,000 درجة فهرنهايت). الآن تبلغ قرابة مليوني درجة مئوية (3.6 مليون فهرنهايت).
يقول Yi-Kuan Chiang: "هذه هي المرة الأولى التي يمكننا فيها تأكيد القيمة الدقيقة لدرجة حرارة الكون وكيف يتطور بمرور الوقت". وهو عالم فيزياء فلكية في جامعة ولاية أوهايو في كولومبوس. قاد فريقًا بحثيًا قام بقياس درجة حرارة الكون. شاركت النتائج الجديدة في مجلة الفيزياء الفلكية في 10 أكتوبر.
يشرح شيانغ أن تتبع درجات الحرارة يساعد علماء الفلك على فهم كيفية بناء الكون لهياكل ضخمة. وتشمل هذه التجمعات من المجرات الغنية بالنجوم ، والمعروفة باسم العناقيد. يمكن أن تحتوي هذه العناقيد على مئات المجرات المنتشرة عبر ملايين السنين الضوئية.
عندما تتجمع العناقيد ، فإنها تطلق الطاقة. تتحول الجاذبية إلى حرارة تعمل على تدفئة الغازات المحيطة. من خلال قياس كيفية تغير درجة حرارة هذا الغاز بمرور الوقت ، كما يقول تشيانج ، يمكن لعلماء الفلك "تأكيد التقدم" عندما تتجمع العناقيد.
الاحترار الكوني ليس مفاجأة
تقول مارتين لوكين إن قياس درجة الحرارة الجديد "جيد حقًا" مع ما توقعه علماء الفلك. وهي عالمة في الفيزياء الفلكية بجامعة تورنتو في كندا. تستخدم نماذج الكمبيوتر وبيانات التلسكوب لفهم كيفية ارتباط الغازات والمجرات عبر الكون لتشكيل "شبكة كونية".
في هذه النماذج ، يقوم باحثون مثل Lokken بإنشاء "عوالم طفلة" افتراضية. الكمبيوتر يحاكي الفيزياء. ثم يتيح برنامج الكمبيوتر هذا للكون أن ينمو من تلقاء نفسه. من هذا ، يرى العلماء مدى مطابقة تلك الأكوان الافتراضية مع الشيء الحقيقي.
اليوم ، تقوم هذه النماذج بعمل جيد في إعادة إنشاء المنظر من خلال التلسكوبات ، كما يقول Lokken. على وجه الخصوص ، "نرى أنك تحصل على هذا التسخين المستمر للغاز عندما تسقط المجرات في هذه المناطق الكثيفة والهائلة حقًا من الشبكة الكونية."
نصف هذه الصورة هو صورة حقيقية للمجرات من تلسكوب هابل الفضائي. النصف الآخر من محاكاة للكون. هل يمكنك معرفة أيهما؟ (الحقيقي على اليسار ، والمحاكاة على اليمين.)
توفر قياسات درجة الحرارة الجديدة لعلماء الفلك البيانات لتأكيد تلك المحاكاة.
مليوني درجة تبدو ساخنة جدًا. لكن لن تشعر بذلك إذا كنت في هذا الغاز وقمت بخلع بدلة الفضاء الخاصة بك. (نصيحة احترافية: لا تنزل في الفضاء ، إنها فكرة سيئة).
يوضح لوكين: "كيف نشعر نحن البشر بالحرارة على الأرض هو في الحقيقة من خلال نقل الطاقة الحرارية عندما نلمس شيئًا ما". يشعر الموقد الساخن بالسخونة لأنه يحتوي على الكثير من الجزيئات التي تدور حولها. تستمر هذه الجزيئات في الاصطدام بيدك. مع كل نتوء ، ينقلون الحرارة من الموقد إليك.
لكن في الفضاء ، ليس هناك الكثير من الجزيئات. حتى في الغاز القريب من الكتلة ، فإن الجزيئات متباعدة جدًا. لن تعرف أنك محاط بالغاز. لن تشعر بالحرارة. ستشعر ، لا شيء على الإطلاق.
كيف تُقاس درجة حرارة الكون
ليس من السهل قياس درجة حرارة الغاز التي كانت موجودة منذ زمن طويل. لكن التلسكوبات هي آلات للزمن. عندما ينظر علماء الفلك بعيدًا ، فإنهم ينظرون أيضًا إلى الماضي.
تخيل مجرة تقع على بعد مليار سنة ضوئية من الأرض. استغرق الضوء من تلك المجرة مليار سنة حتى يصل إلينا. عندما ننظر إلى تلك المجرة ، فإننا لا نراها كما هي الآن. نحن نشهد ما كان عليه قبل مليار سنة.
لهذا السبب ذهب تشيانج وزملاؤه للبحث عن الغاز بالقرب من المجرات على مسافات عديدة من الأرض. كان بعضها قريبًا ، والبعض الآخر على بعد مليارات السنين الضوئية.
لأخذ درجة حرارة الغاز ، حصل العلماء على مساعدة من ضوء قديم جدًا. هذا الضوء يسمى الخلفية الكونية الميكروية. إنه توهج ضعيف من جميع الاتجاهات لبقايا لم يمض وقت طويل بعد الانفجار العظيم. (الانفجار العظيم هو ما بدأ الكون منذ حوالي 13.8 مليار سنة).
.jpg)
هذه الصورة هي خريطة السماء بالكامل لخلفية الميكروويف الكونية - ضوء قديم من فترة قصيرة بعد الانفجار العظيم. تأتي البقع الحمراء من مناطق بعيدة أكثر دفئًا من البقع الزرقاء.
عندما ينتقل الضوء عبر الفضاء ، يتدفق بعض منه إلى غاز حول مجموعات المجرات. عندما يحدث ذلك ، فإنه يلتقط الطاقة من الإلكترونات التي تدور داخل هذا الغاز. تزيد الإلكترونات من تردد الضوء قليلاً فقط. يعتمد مقدار تغير التردد على مدى سخونة الغاز.
نظر فريق تشيانج إلى البيانات القديمة من التلسكوبات في الفضاء التي رسمت ضوء الخلفية هذا. لقد بحثوا عن بقع حيث تم رفع التردد قليلاً، هذا ما سلط الضوء على مواقع الغاز الساخن في السماء.
ثم قاموا بمطابقة هذه النتائج مع مسافات معروفة لعناقيد المجرات باستخدام تلسكوب أرضي. بتجميع كل هذا معًا ، دعهم يكتشفون درجات حرارة السحب الغازية على مسافات مختلفة - وفي عدة نقاط زمنية.
يقول تشيانج: "لقد فوجئنا بأنها عملت كما هو متوقع".
لكن تشيانغ لم ينته ، يبحث هو وفريقه الآن في نوع آخر من الضوء يسمى خلفية الأشعة تحت الحمراء الكونية. يملأ هذا الوهج الباهت الكون بضوء الأشعة تحت الحمراء. يأتي من الغبار الدافئ في المجرات.
عند قياس درجة حرارة الفضاء ، كان على الفريق أن يكون حريصًا على عدم ترك هذا الضوء يفسد عمله. لكن هذا الضوء أيضًا له قصة يرويها ، كما يقول تشيانج. "الخلفية الكونية للأشعة تحت الحمراء لها قصة عن تشكل المجرات."
المصدر