带你感受真实的宇宙（带你get宇宙的温度）

这个问题是指特定宇宙中的天体还是真空？还是星云还是星系？如果是天体的话，宇宙中有很多像太阳类似的恒星，其温度至少高达上千度，与地球表面温度相比，简直就是大巫见小巫。本文将概述几个关于温度的概念。

温度是表示热和冷（内能）的物理量。它是用一个或多个温标（温度单位换算）校准的温度计来测量的。最常用的温标是摄氏温标(以前称为摄氏度)(表示为°C)、华氏温标(表示为°F)和开尔文温标(表示K)。开尔文（用小写字母k拼写）是国际单位制（简称SI）中的温度单位，其中温度是七个基本基数之一。开尔文量表广泛应用于科学技术领域。

理论上，一个系统最冷的温度是绝对零度（K=0），此时物质中的热运动为零。然而，实际的物理系统或物体是永远不可能达到绝对零度的温度的。绝对零度在开尔文温标下表示为0K，在摄氏温标下表示为-273.15°C，在华氏温标下表示为-459.67°F。

对于理想气体，温度与组成微观颗粒的随机微观运动的平均动能成正比。

温度在自然科学的所有领域中都很重要，包括物理、化学、地球科学、医学和生物学，以及日常生活的大多数方面。

地球表面温度范围在−89.2 °C 到56.7 °C之间。

标示出许多在银河系中已知恒星的赫罗图。图：ESO

一个温度只有−270.424 °C的电磁辐射，它处于恒星和星系或其它物质之间看不见的空间区域。虽然用传统的望远镜看不见它们 ，但是利用灵敏的辐射望远镜可发现微弱的背景辉光。

宇宙微波背景（CMB，CMBR）是大爆炸宇宙学中宇宙早期残留的电磁辐射。在更早的文献中，CMB也被称为宇宙微波背景辐射（CMBR）或“残余辐射”。CMB是一个微弱的宇宙背景辐射，它填充了所有空间，这是早期宇宙的重要数据源，因为它是宇宙中最古老的电磁辐射，可追溯到再复合时代。使用传统的光学望远镜观测时，我们只能观测到恒星和星系（背景）之间的空间是完全黑暗的。然而，当我们利用一个足够灵敏的射电望远镜观测时，它就会显示出微弱的背景噪声或发光，且这些背景噪声几乎都是各向同性的，与任何恒星、星系或其他物体无关。这种辉光在无线电频谱的微波区域是最强的。美国射电天文学家阿诺·潘齐亚斯和罗伯特·威尔逊在1964年偶然发现了CMB，这是20世纪40年代开始工作的成就，因此他们获得了1978年诺贝尔物理学奖。

CMB的精确测量对于宇宙学至关重要，因为任何提出的宇宙模型都必须解释这种辐射。CMB在2.72548±0.00057K的温度下具有热黑体光谱。在微波频率范围内，光谱辐射dEν/dν在160.23GHz处达到峰值，对应光子能量约为6.626×10的-4次方eV。或者，如果光谱辐射定义为dEλ/dλ，则峰值波长为1.063mm(282GHz，1.168x 10的-3次方eV光子)。辉光在各个方向上几乎是均匀的，但微小的残余变化显示出非常特殊的图案，与预期相当均匀分布的热气体膨胀到宇宙当前大小的图案相同。特别地，天空中不同观测角度的光谱辐射包含小的各向异性或不规则性，它们会随所检查区域的大小而变化。它们已经被详细地测量，并且匹配了如果由物质在非常小的空间中的量子涨落产生的小的热变化已经扩展到我们今天看到的可观测宇宙的大小时所期望的。这是一个非常活跃的研究领域，科学家们正在寻找更好的数据（例如，普朗克飞船）和更好的解释膨胀的初始条件。尽管许多不同的过程可能产生黑体光谱的一般形式，但是除了大爆炸之外，还没有其他模型解释这种波动。因此，大多数宇宙学家认为宇宙大爆炸模型是对CMB最好的解释。

根据WMAP对宇宙微波背景辐射的观测所绘制的图像。图：WMAP image of the CMB anisotropy

物质的宏观隐形传态，超大质量黑洞的霍金温度，大约为1 aK（10的-18次方K）。

回力棒星云，已知最寒冷的自然环境，大约为1 K。回力棒星云是距地球5000光年外半人马座中的原行星状星云（原行星云）。它也被称为蝴蝶结星云（领结星云），编目为LEDA 3074547。该星云的温度大约为1K（272.15℃457.87°F）上下，为目前已知的宇宙中最冷的自然区域。

回力棒星云被认为是一个朝着行星状星云阶段发展的恒星系统。它继续的形成和发展，是由于气体从它的核心流出，其中一颗恒星处于其生命的后期阶段，会释放出大量物质，并在星云中会发射星光来照亮整个尘埃物质。毫米级的尘埃颗粒会掩盖星云中心的一部分，所以大部分逃逸的可见光是在两个相对的叶子中形成的，从地球上看，它们形成了一种独特的沙漏形状。流出的气体正以大约164km/s的速度向外移动，并且当它移出空间时会迅速膨胀；这种气体的膨胀将会导致星云异常的低温。

1995年，天文学家利用智利的15米瑞典ESO亚毫米级望远镜观测时，发现它是迄今为止除了实验室创造的最低温度之外是宇宙中最冷的地方。当温度为-272℃时，它只比绝对零度（所有温度的最低限度）高出1℃。即使来自大爆炸的-270°C背景光（微波背景辐射）也比星云的温度要高。除了CMB的最冷之处（WMAP冷斑点），它是迄今为止发现的唯一一个温度低于背景辐射的物体。

回力棒星云。创建者：美国国家航空航天局/欧洲空间局

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