Az univerzum leghidegebb helye hidegebb, mint az üres, intergalaktikus űr

Ez a cikk több mint 2 éves.

a Hubble űrteleszkóp által készített felvétel. Az ebből a csillagból kiáramló gáz hihetetlenül gyorsan tágult, ami miatt adiabatikusan lehűlt. Vannak benne olyan helyek, amelyek hidegebbek, mint maga az ősrobbanásból visszamaradt izzás. NASA/Hubble/STScI

Képzeljük el a lehető leghidegebb helyet. A belsejében az anyagot alkotó részecskék olyan lassan mozognak, amilyet csak el tudsz képzelni, megközelítve annak kvantumhatárát, hogy mit jelent valóban nyugalomban lenni. Nem lesznek a közelben nagyobb belső hőforrások, amelyeket a bent lévő részecskék elnyelhetnének; nem lesznek jelentős külső energiaforrások, amelyek kívülről melegítik őket.

Fizikailag ez azt jelenti, hogy a lehető legtávolabb kell lenned minden mozgó részecske- és sugárzási forrástól. A lehető legnagyobb távolságban akarsz lenni a csillagoktól, galaxisoktól és összehúzódó gázfelhőktől. Ki kell szűrni minden külső fotonforrást. Ha az intergalaktikus tér legmélyebb bugyraiba mennél, a csillagok fényétől védve, az egyetlen dolog, ami felmelegítene, az az ősrobbanás maradék fénye lenne: a kozmikus mikrohullámú háttér 2,725 K. És mégis, a saját galaxisunkban van egy hely – a Bumeráng-köd -, ami még ennél is hidegebb.

Bok-gömbnek nevezett molekuláris felhő hőmérséklete kevesebb, mint 20 K. A kozmikus mikrohullámú háttér hőmérsékletéhez képest azonban még mindig elég meleg. ESO

Ahol az Univerzumban járunk, ott hőforrásokkal kell számolnunk. Minél távolabb vagy tőlük, annál hidegebb lesz. A Naptól 93 millió mérföldre lévő Földet szerény ~300 K hőmérsékleten tartják, ami közel 50º-kal hűvösebb lenne, ha nem lenne a légkörünk. Ha távolabb megyünk, a Nap egyre kevésbé képes felmelegíteni a dolgokat. A Plútón például mindössze 44 K van: elég hideg ahhoz, hogy a folyékony nitrogén megfagyjon. És mehetünk még elszigeteltebb helyre, például a csillagközi térbe, ahol a legközelebbi csillagok fényévekre vannak.

képződés, nagyszámú Bok-gömböt, vagyis sötét ködöt tartalmaz, amelyek még nem párologtak el, és azon dolgoznak, hogy összeomoljanak és új csillagokat alkossanak, mielőtt teljesen eltűnnének. Míg ezeknek a gömböknek a külső környezete rendkívül forró lehet, addig a belsejük a sugárzástól védve valóban nagyon alacsony hőmérsékletet érhet el. ESA / Hubble & NASA

A galaxisban elszigetelten kóborló hideg molekulafelhők még hidegebbek, mindössze 10 K-20 K-kal az abszolút nulla fok felett. Mivel a csillagok, a szupernóvák, a kozmikus sugárzás, a csillagszél és a többi mind-mind energiával látják el a galaxis egészét, ennél sokkal hidegebb aligha lehet a Tejútrendszerben. Csak a galaxisközi térben, több millió fényévre a legközelebbi csillagoktól, a kozmikus mikrohullámú háttér lesz az egyetlen hőforrás, ami számít.

2,7 K hőmérsékleten úgy nézne ki, mint a zöld ovális, a középen lévő “zaj” pedig a mi galaktikus síkunkból származó forróbb hozzájárulásokból adódik. Ez az egyenletes, feketetest-spektrumú sugárzás az ősrobbanásból visszamaradt ragyogás bizonyítéka: a kozmikus mikrohullámú háttér. NASA / WMAP tudományos csoport

Az abszolút nulla foknál kevesebb, mint 3º C-kal magasabb hőmérsékleten ezek az alig észlelhető fotonok az egyetlen hőforrás a környéken. Mivel az Univerzum minden pontját folyamatosan bombázzák ezek az infravörös, mikrohullámú és rádiófotonok, azt gondolhatnánk, hogy 2,725 K a leghidegebb, amit a természetben valaha is tapasztalhatunk. Ahhoz, hogy ennél hidegebbet tapasztaljunk, meg kellene várnunk, hogy az Univerzum tovább táguljon, megnyújtsa ezeknek a fotonoknak a hullámhosszát, és még alacsonyabb hőmérsékletre hűljön le.

Ez persze idővel meg fog történni. Mire az Univerzum kétszer olyan idős lesz, mint ma – további 13,8 milliárd év múlva – a hőmérséklet alig egy fokkal lesz az abszolút nulla fölött. De van egy hely, ahová már most is benézhetünk, amely hidegebb, mint az intergalaktikus tér legmélyebb mélységei.

planetáris köd, és egyben az Univerzumban eddig talált leghidegebb objektum. ESA/NASA

Nem is kell különösebben messzire menni! Ez a Bumeráng-köd, amely mindössze 5000 fényévnyire található a saját galaxisunkban. Amikor 1980-ban Ausztráliából először figyelték meg, úgy nézett ki, mint egy kétkaréjos, aszimmetrikus köd, ezért kapta a “Bumeráng” nevet. A jobb megfigyelések megmutatták nekünk ezt a ködöt annak, ami valójában: egy preplanetáris ködnek, ami egy haldokló, Nap-szerű csillag életének egy köztes szakasza.

Minden Nap-szerű csillag vörös óriássá fejlődik, és életét egy planetáris köd/fehér törpe kombinációban fejezi be, ahol a külső rétegek lefújódnak, és a központi mag forró, degenerált állapotba húzódik össze. De a vörös óriás és a planetáris köd fázisok között van a preplanetáris köd fázis.

mint a Bumeráng-köd, de még mindig egy köztes fázis a vörös óriás és a planetáris köd/fehér törpe szakasz között. ESA/Hubble & NASA

A csillag belső hőmérsékletének felmelegedése előtt, de a külső rétegek kilökődésének megkezdése után kapunk egy preplanetáris ködöt. Néha gömb alakban, de gyakrabban két, kétpólusú sugárban a kilövellések utat törnek maguknak a csillag naprendszeréből a csillagközi közegbe. Ez a fázis rövid életű: mindössze néhány ezer év. Mindössze egy tucatnyi csillagról derül ki, hogy ebben a fázisban van. A Bumeráng-köd azonban különleges közöttük. Gáza a normálisnál körülbelül tízszer gyorsabban lökődik ki: körülbelül 164 km/s sebességgel mozog. Tömegét a normálisnál nagyobb ütemben veszíti el: évente körülbelül két Neptunusznyi anyagot. És mindezek eredményeként ez a leghidegebb természetes hely az ismert Univerzumban: a köd egyes részei mindössze 0,5 K hőmérsékletűek: fél fokkal az abszolút nulla fok felett.

Köd, rádióadatokkal, amelyek a világűr e régiójának halvány, látható fényben látható képét fedik le. NRAO/AUI/NSF/NASA/STScI/JPL-Caltech

Minden más planetáris és preplanetáris köd ennél sokkal, de sokkal forróbb, de az ennek hátterében álló fizika az egyik legegyszerűbben érthető. Lélegezzünk be egy mély lélegzetet, tartsuk bent három másodpercig, majd engedjük ki. Ezt kétféleképpen is megteheted, a kezedet mindkét alkalommal kb. 15 cm (6″) távolságra tartva a szádtól.

  1. Tágra nyitott szájjal lélegezz be, és érezni fogod, ahogy a meleg levegő finoman a kezedre fúj.
  2. Lélegezzen ki úgy, hogy ajkait összeszorítja, egy apró nyílást képezve, és ugyanezt a levegőt hidegnek érzi.

Mindkét esetben a testében lévő levegő felmelegedett, és ezen a magas hőmérsékleten marad egészen addig, amíg el nem hagyja az ajkait. Tágra nyitott szájjal egyszerűen csak lassan távozik, kissé felmelegítve a kezedet. De csak egy apró nyílással a levegő gyorsan kitágul – amit a fizikában adiabatikusnak nevezünk -, és közben lehűl.

nagyon kis mértékben a levegő rendkívül gyorsan lehűl. A kis nyílás hatására a kilökött levegő a kezdetben kis térfogatúból nagyon gyorsan nagy térfogatúvá tágul: ez az adiabatikus tágulás példája. Pezibear of

A Bumeráng-ködöt szülő csillag külső rétegeiben ugyanezek a feltételek mind megvannak:

  • nagy mennyiségű forró anyag,
  • hihetetlenül gyorsan kilökődik,
  • egy apró pontból (na jó, két pontból),
  • amelynek minden tér adott a táguláshoz és lehűléshez.

preplanetáris köd, mivel külső rétegeit a központi, összehúzódó csillag még nem melegítette fel kellő hőmérsékletre. Bár sok tekintetben hasonlít a Bumeráng-ködhöz, sokkal magasabb hőmérsékletű. NASA

A Bumeráng-köddel kapcsolatban az a lenyűgöző, hogy már a megtalálása előtt megjósolták! Raghvendra Sahai csillagász kiszámította, hogy a bolygó előtti ködök a megfelelő – a fentiekben vázolt – feltételek mellett valóban hűvösebb hőmérsékletet érhetnek el, mint bármi más, ami a természetben előfordult az Univerzumban. Sahai aztán 1995-ben tagja volt annak a csapatnak, amely elvégezte azokat a kritikus hosszú hullámhosszú megfigyeléseket, amelyek meghatározzák a Bumeráng-köd hőmérsékletét, amelyet ma az Univerzum leghidegebb természetes helyeként ismernek.

Köd és a körülötte lévő területek. A kék területek, amelyek a leginkább kiterjedtek, a leghidegebbek és a legalacsonyabb hőmérsékletűek. NASA / SPL

Az, hogy a Bumeráng-köd miért löki ki ezt a sok anyagot ilyen gyorsan és ilyen koncentráltan, egy ellentmondásos és igen aktív kutatási terület. Eddig a Bumeráng-köd az egyetlen bolygó előtti köd, amelynek hőmérséklete az ősrobbanás utáni izzás hőmérséklete alá esett, de kizárt, hogy ez az egyetlen, amelyik valaha is ilyen volt. Valószínűleg van még ennél is hidegebb hely odakint. Csak tovább kell keresnünk. És ki tudja? Talán egy napon a Naprendszerünk középpontjában lévő csillag – a Nap – magáénak tudhatja a rekordot.

Kapja meg a Forbes legjobb híreit a postaládájába, a világ minden tájáról érkező szakértők legfrissebb meglátásaival.

Kövessen a Twitteren. Nézze meg a weboldalamat vagy néhány más munkámat itt.

Loading …

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.