Durant gairebé un segle, els astrònoms han entès que l’Univers es troba en un estat d’expansió. Des dels anys noranta, han entès que, des de fa quatre mil milions d’anys, el ritme d’expansió s’ha accelerat. A mesura que això avança, i els cúmuls i filaments de galàxies de l’Univers s’allunyen, els científics teoritzen que la temperatura mitjana de l’Univers disminuirà gradualment.

Però, segons una nova investigació dirigida pel Centre de Cosmologia i Física d’AstroPartícules (CCAPP) de la Universitat Estatal d’Ohio, sembla que l’Univers s’està escalfant a mesura que passa el temps. Després d’explorar la història tèrmica de l’Univers durant els darrers 10.000 milions d’anys, l’equip va concloure que la temperatura mitjana del gas còsmic ha augmentat més de 10 vegades i ha arribat a uns 2,2 milions °C actualment.

L’estudi que descriu les seves conclusions, “The Cosmic Thermal History Probed by Sunyaev – Zeldovich Effect Tomography”, va aparèixer recentment a The Astrophysical Journal. L’estudi va ser dirigit per Yi-Kuan Chiang, investigador del CCAP, i va incloure membres de l’Institut Kavli de Física i Matemàtiques de l’Univers (Kavli IPMU), de la Universitat Johns Hopkins i del Max-Planck-Institute for Astrofísica.

Per al seu estudi, l’equip va examinar les dades tèrmiques sobre l’estructura a gran escala (LSS) de l’univers. Es refereix a patrons de galàxies i matèria a la més gran de les escales còsmiques, que és el resultat del col·lapse gravitacional de la matèria fosca i del gas. Com va explicar el Dr. Chiang en un comunicat de premsa de l’Ohio State:

“La nostra nova mesura proporciona una confirmació directa del treball fonamental de Jim Peebles – el premi Nobel de física del 2019 – que va exposar la teoria de com es forma l’estructura a gran escala a l’univers. A mesura que l’univers evoluciona, la gravetat atrau la matèria i el gas fosc a l’espai junts cap a galàxies i cúmuls de galàxies. L’arrossegament és violent, tan violent que cada vegada es xoca i escalfa més gas ”.

El concepte d’un artista de la sonda espacial Planck. Crèdits: ESA / NASA / JPL-Caltech

Per mesurar els canvis tèrmics dels darrers 10.000 milions d’anys, Chiang i els seus companys van combinar dades provinents del satèl·lit astronòmic d’infrarojos Planck de l’ESA i de l’investigació de cel digital Sloan (SDSS). Mentre que Planck va ser la primera missió europea a mesurar la temperatura del fons de microones còsmiques (CMB), SDSS és un estudi multiespectral massiu que ha creat els mapes 3D més detallats de l’Univers.

A partir d’aquests conjunts de dades, l’equip ha correlacionat vuit dels mapes d’intensitat del cel de Planck amb dos milions de referències de desplaçament al vermell espectroscòpiques de l’SDSS. Comptant mesures de desplaçament cap al vermell (que s’utilitzen habitualment per determinar la rapidesa amb què s’allunyen els objectes de nosaltres) i estimacions de temperatura basades en la llum, l’equip ha comparat la temperatura dels núvols de gas més llunyans (més enrere en el temps) amb els més propers a la Terra.

A partir d’això, l’equip d’investigació va poder confirmar que la temperatura mitjana dels gasos a l’univers primitiu (uns 4.000 milions després del Big Bang) era inferior a la d’ara. Aparentment, això es deu al col·lapse gravitacional de l’estructura còsmica amb el pas del temps, una tendència que continuarà i es farà més intensa a mesura que l’expansió de l’Univers continua accelerant.

Com va resumir Chiang, l’Univers s’escalfa a causa del procés natural de formació de galàxies i estructures i no té relació amb els canvis de temperatura aquí a la Terra:

“A mesura que l’univers evoluciona, la gravetat atrau la matèria i el gas fosc a l’espai junts cap a galàxies i cúmuls de galàxies. L’arrossegament és violent, tan violent que cada vegada es xoca i escalfa més gas… Aquests fenòmens s’estan produint a escales molt diferents. No estan gens connectats”.

En el passat, molts astrònoms van argumentar que el cosmos continuaria refredant-se a mesura que s’expandia, cosa que inevitablement resultaria en el “Big Chill” (o “Gran congelació”). En canvi, Chiang i els seus associats van demostrar que els científics poden controlar l’evolució de la formació de l’estructura còsmica “comprovant la temperatura” de l’Univers.

Dades totalment obtingudes per la missió Planck de l’ESA, que mostren les diferents longituds d’ona. Crèdit: ESA

Aquestes troballes també podrien tenir implicacions per a les teories que accepten el “refredament còsmic” com a conclusió prèvia. D’una banda, s’ha suggerit que una possible resolució de la paradoxa de Fermi és que les intel·ligències extraterrestres (ETI) estan latents i esperen que l’univers millori (la hipòtesi d’estivació).

Basat en part en la termodinàmica de la informàtica (el principi de Landauer), l’argument afirma que a mesura que es refreda l’Univers, les espècies avançades serien capaços de treure molt més profit de les seves megastructures. A més, si el cosmos s’escalfarà amb el pas del temps, vol dir que l’aparició de la vida serà menys probable amb el pas del temps a causa de l’augment de la radiació còsmica?

Suposant que no hi ha cap mecanisme per mantenir un cert equilibri tèrmic, això significaria que l’Univers no acabaria en un “gran refredament”, sinó en un “gran foc”… Com va escriure Robert Frost famosament, “Alguns diuen que el món acabarà amb foc, d’altres diuen amb gel”. Quin d’aquests resultarà ser correcte i quines implicacions podria tenir per a la vida en el futur, només el temps ho dirà…

Més informació: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/abb403

Comparteix la publicació:
Open chat
Necessites més informació. Fes clic aquí