Почему говорят, что при расширении Вселенная станет холодной?

Вселенная расширяется, и говорят, что со временем она станет холодной, и образование новых звезд прекратится.

Но галактики только удаляются друг от друга, и каждая галактика сама по себе остается нетронутой, а звездообразование и т. д. происходят внутри галактик.

Так почему расширение Вселенной влияет на это, если сами галактики не расширяются?

Ответы (3)

Хотя Вселенная расширяется, правда, это расширение не влияет на относительное положение астрономических тел внутри галактик.

Но когда и как галактики гаснут 1 , представляет собой сложный процесс, и точный механизм является предметом многих астрономических исследований.

Кажется маловероятным, что глобальное расширение само по себе является причиной того, что галактики гаснут.

1 Галактики, остановившие звездообразование, называются «погасшими».

Когда пространство расширяется, общая температура падает, потому что становится больше пустого и холодного пространства. Даже если сами галактики не остывают, подавляющее большинство Вселенной будет холодным.

В очень далеком будущем даже галактики станут холодными, так как не останется достаточно материала для формирования звезд.

Расширение газа не означает его охлаждение. Это очень сильно зависит от того, как вы это делаете, но у вас могут быть изотермические расширения (они, в частности, являются частью цикла Карно). Закон идеального газа не имеет линейной связи между температурой и объемом, если только вы не баростатируете закрытую систему. Даже если бы это было так, моделирование Вселенной в виде идеального газа кажется мне смелой идеей.
« Когда газ расширяется, он охлаждается (см. закон идеального газа). Идеальный газ остывает при расширении только в том случае, если он находится в контакте с чем-то более холодным или работает. В вашей модели, против чего вселенная действует или охлаждается в результате контакта?
Хорошо, уберем сравнение с идеальными газами (хотя именно так я помню связь между масштабным фактором и температурой Вселенной).

Мое непрофессиональное понимание состоит в том, что галактики расходуют свою энергию и остывают, и, поскольку из-за расширения не приходит ничего нового, они остаются такими.

Что вы имеете в виду под расходованием их энергии? Полная энергия сохраняется. Я так понимаю, вы имеете в виду кинетическую тепловую энергию. Как они его используют?
Планеты охлаждаются, звезды исчерпывают свое топливо и сгорают и т. д. Энергия расходуется и в конечном итоге превращается в низкопотенциальное тепло, которое само распространяется, и как только распределение энергии достигает равновесия, энергия больше не может течь туда и обратно для выполнения работы.
Куда уходит энергия? Вы говорите, что со временем он превращается в тепло, что противоречит идее охлаждения.
Чтобы тепло совершало работу, должен существовать градиент, по которому оно течет. В закрытой системе, если температура всего внутри нее одинакова, теплового потока не возникает, потому что она уже находится в равновесии. Согласованный? В этот момент тепло не может совершать работу, потому что оно не может течь. Если тепло от всех галактик распространяется по расширяющемуся пространству, все в конце концов достигает равновесия (даже если Вселенная не расширялась, пока она не сжималась). Вот почему автомобильные двигатели, которые являются тепловыми двигателями, работают намного горячее, чем окружающая среда.
Однако вопрос не в галактике или способности производить работу, а в температуре Вселенной. Температура – ​​это средняя кинетическая энергия, приходящаяся на одну частицу. Это интенсивное количество. Для данного количества тепловой энергии и данной системы средняя температура одинакова. Я не согласен с идеей о том, что распространение энергии означает более низкую среднюю температуру (распределение варьируется, но средняя остается неизменной). Понижение температуры подразумевает передачу тепловой энергии чему-то другому.
@BarbaudJulien Я читаю, что вы определяете среднюю температуру Вселенной как «общую энергию во Вселенной, деленную на количество частиц во Вселенной», оба из которых остаются постоянными (?). Вы хотите сказать, что считаете, что средняя температура Вселенной остается неизменной? Фоновая температура пространства определяется как энергия фотонов, которые в любом случае соответствуют абсолютно черному телу при этой температуре, а не как кинетическая энергия в атомах или молекулах.
Не полная энергия, а тепловая кинетическая энергия. Он может быть преобразован в другие формы. Я говорю, что в ответе на вопрос необходимо упомянуть, какими процессами. Вы отметили, что потенциальная энергия деления естественным образом преобразуется в тепло, что является обратным процессом (добавлением тепловой энергии из других форм).
@BarbaudJulien Вы имеете в виду, как излучение черного тела, которое превращается в тепловое фотоны?
Энергия, излучаемая звездой, может поглощаться другими телами, то есть в этом случае тепловая энергия не уменьшается, а просто обменивается. Однако, если вы предполагаете, что по мере расширения Вселенной вероятность поглощения уменьшается из-за низкой плотности тел, что приводит к тому, что тела по существу излучают в пустое пространство и остывают, это предположение меня больше удовлетворяет. Это звучит как правдоподобный механизм (но он предполагает расширение, в отличие от того, что вы упомянули выше)
@BarbaudJulien Я кратко рассмотрел это, и фоновая температура космоса определяется как температура черного тела, излучающего фотоны, которые имеют ту же энергию, что и фотон в космосе (предположительно, реликтовое излучение). Итак, если вся энергия в конечном итоге каким-то образом превращается в тепло в материи, в конечном итоге вся энергия излучается в виде фотонов через черное тело. Если пространство расширяется, эти фотоны смещаются в красную сторону. Фотоны с более длинными длинами волн имеют меньше энергии, чем фотоны с более короткими длинами волн, но это становится немного странным, поскольку существуют системы отсчета и сохранения энергии в красном смещении, которые на данный момент мне недоступны.
Почему говорят, что при расширении Вселенная станет холодной?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v