天文学家测量72亿年前宇宙的温度

2018-05-20

/ 使用CSIRO澳大利亚望远镜紧凑阵列,由Sebastien Muller领衔的科学家们已经做出了有史以来最精确的测量,了解宇宙在其137.7亿年的历史中如何冷却。 /

研究人员在遥远的星系中研究气体云中的分子,这些分子如此遥远以至于它的光线已经到达宇宙一半的时间到达我们了。为了进行测量,他们使用了澳大利亚东部的6个22米射电望远镜的CSIRO澳大利亚望远镜紧凑阵列。

“当我们用望远镜观察这个星系时,我们会看到宇宙比现在更年轻 - 而且比现在更暖和”,Sebastien Muller说。

天文学家用一种聪明的新方法来测量宇宙微波背景的温度 - 宇宙微波背景中弥漫着宇宙大爆炸热量的余波。他们观察到银河系中分子的无线电波如此之遥,以至于它的光线需要72亿年才能到达我们。

Sebastien Muller说:“这个星系中的气体非常稀薄,唯一让它的分子变暖的是宇宙背景辐射 - 宇宙大爆炸中剩下的东西。”

利用幸运对准,该团队测量了来自星系背后更远距离源的光,这是一个被称为PKS 1830-211的类星体。类星体是一个年轻的星系,因其中心超大质量黑洞的射流而发光。

“我们分析了经过银河系气体的类星体的无线电波。在无线电波中,我们可以识别许多不同分子的痕迹,“Sebastien Muller说。

使用复杂的计算机模型,天文学家使用这些分子特征,在类星体的光线中留下指纹,以测量介入星系中气体云的温度。

他们测量的宇宙背景辐射温度为5.08开尔文(+/- 0.10开尔文)。这是非常寒冷的,但是比科学家在今天宇宙中测量的温度(2.73开氏温度)显着温暖。科学家用绝对零度(Kelvin = -273摄氏度)测量开尔文温度。一个开氏温度与一摄氏度相同。

“过去宇宙背景辐射的温度已经在甚至更大的距离之前测量过了。但是,当宇宙比现在更年轻时,这是对环境温度的最精确测量,“法国巴黎大学空间天体物理研究所天文学家亚历山大·比伦说。

根据宇宙大爆炸理论,随着宇宙膨胀,宇宙背景辐射的温度会平稳下降。

“这正是我们在测量中看到的。几十亿年前的宇宙比现在要温暖几度,正如“宇宙大爆炸理论”预测的那样“,Sebastien Muller总结道。

关于宇宙距离和宇宙背景辐射的更多信息光线和无线电波以每秒30万公里的有限速度传播。这意味着天文学家可以通过观察天空中的远处物体来研究宇宙。该团队观测到一颗星系中的分子气体,它的距离已经达到了72亿年(72亿年)的光线到达我们。这对应于所谓的 红移 / 为0.89。被银河系中的分子吸收光线的类星体在红移2.5(这意味着它的光线已经花费了110亿光年来抵达我们)处于更远的距离。观测是可能的,因为根据爱因斯坦的广义相对论,星系自己放大了类星体的光,即该星系是所谓的引力透镜。

宇宙微波背景辐射是1957年发现的微波频率下由射电望远镜在整个天空中发现的微弱辉光,并于1964年和2006年在物理学领域获得两次诺贝尔奖。

关于研究的更多信息本研究发表在一篇论文中,“精确和准确地确定在z = 0.89处的宇宙微波背景温度, / 由S.Muller等人在“天文学与天体物理学杂志”(Journal&Astromy&Astrophysics / &gt ;.该论文可在http://dx.doi.org/10.1051/0004-6361/201220613在线获得

该团队由Sebastien Muller(瑞典哥德堡查尔姆斯理工大学的Onsala空间天文台),A Beelen(法国Orsay巴黎南方大学天体物理学院),John H. Black(查尔姆斯理工大学) ,Stephen J. Curran(澳大利亚悉尼大学),Cathy Horellou(查尔姆斯理工大学),Susanne Aalto(查尔姆斯理工大学),Francoise Combes(法国巴黎天文台),MichelGuélin(法国射电天文学研究所,Institut de RadioastronomieMillimétrique,法国)和C. Henkel(Max-Planck-InstitutfürRasioastronomie,德国波恩)。

来源:查尔姆斯理工大学

图片:CSIRO;昂萨拉空间天文台/ R。卡明/ S。穆勒; NASA / ESA / E。法尔科/ F。库尔宾