Was ist die Durchschnittstemperatur des Universums?

Es tut mir leid, wenn dies schon einmal gefragt wurde, aber bei all den Sternen und der dunklen Materie und all dem anderen Zeug, das sich derzeit im Universum befindet, wie hoch ist die Durchschnittstemperatur des Universums? Ist es wie extrem hoch oder extrem niedrig?

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Es hängt davon ab, wie Sie mitteln möchten:

Wenn Sie nach Volumen mitteln , brauchen Sie nur an das Bad von Photonen aus dem kosmischen Mikrowellenhintergrund bei etwa 2,7 Kelvin zu denken .

Wenn Sie nach beobachtbarer Masse mitteln , dann ist der Hauptbestandteil spärliches atomares (H) und molekulares (H 2 ) Gas in den Hohlräumen zwischen Galaxien – bei einer Temperatur von einigen 10 Kelvin. Nur etwa 1/10 dieser Masse befindet sich in Sternen, aber ihre Temperaturen sind viel höher – näher dran 10 4 − 10 5 Kelvin – wenn Sie das einmal gemittelt haben, erhalten Sie etwas Ähnliches 10 3 − 10 4 Kelvin .

Wenn Sie schließlich die Gesamtmasse mitteln – überwiegend Dunkle Materie , die sich in den meisten galaktischen Halos im Virialgleichgewicht befindet, dann würde die Temperatur weit bis zu etwa steigen 10 7 Kelvin.

Das „Gas in den Hohlräumen zwischen Galaxien“ hat nicht „ein paar 10 Kelvin“; es ist meistens dazwischen 10 4 Und 10 7 K. (Gas mit Temperaturen von nur 10 K kommt nur in dichten Molekülwolken innerhalb von Galaxien vor.) Und das meiste Gas innerhalb von Sternen hat Millionen von K (bei massereichen Sternen bis zu Milliarden); Temperaturen von ∼ 10 4 K befinden sich nur in den massearmen, äußeren Schichten. Der Gesamtdurchschnitt dürfte also im Bereich liegen 10 5 − 10 6 K.

Das Universum befindet sich nicht im thermischen Gleichgewicht, daher kann man eigentlich nicht von der aktuellen Temperatur sprechen. Aber „Vor einigen 100.000 Jahren war die Materie ionisiert und es existierte ein Zustand des thermischen Gleichgewichts; ungefähr zu dieser Zeit betrug die Temperatur etwa 3000 K und der Gleichgewichts-Ionisationsanteil der Materie wurde sehr klein. Das Universum soll sich „rekombiniert haben; ” Da neutrale Materie für die Strahlung transparent ist, wurden die CBR-Photonen, die wir heute entdecken, zuletzt einige 100.000 Jahre nach dem Knall gestreut Nach der letzten Streuung hat die Expansion einfach die Energie der CBR-Photonen rot verschoben und ihre Anzahldichte verdünnt, und aufgrund von a Als bemerkenswertes Merkmal der Expansion wurde eine Planck-Verteilung aufrechterhalten, bei der die Temperatur proportional zur Größe des Universums abnahm.http://arxiv.org/pdf/astro-ph/9308018 )

Sie können die Temperatur messen, indem Sie sich das Spektrum ansehen, und in diesem Fall sehen Sie einen Peak bei 2,73 K. Es gibt ungefähr 10 8 Mal mehr CMB-Photonen als Sternenlicht-Photonen im Universum in der gegenwärtigen Epoche.

Was ist die Durchschnittstemperatur des Universums?
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