Самое пустое место во вселенной или суперпустота эридана. Самая высокая температура во Вселенной. Спектральные классы звезд Спектры и температура

Вещества, которое занимает первое место этого списка, не существует уже почти 15 миллиардов лет. А на втором месте — наша Земля, точнее, ускоритель частиц под Женевой, где в 2012 году получили температуру, выше которой Вселенная не знала с начала времен.

В этой статье:

1. Большой взрыв

Побить это температурный рекорд вряд ли удастся; в момент рождения наша Вселенная имела температуру около 1032 К, и под словом «момент» мы здесь подразумеваем не секунду, а планковскую единицу времени, равную 5 10-44 секунды. В это буквально неизмеримо короткое время Вселенная была так горяча, что мы понятия не имеем, по каким законам она существовала; на таких энергиях не существуют даже фундаментальные частицы.

2. БАК

Второе место в списке самых горячих мест (или моментов времени, в данном случае разницы нет) после Большого Взрыва занимает наша голубая планета. В 2012 году на Большом Адронном коллайдере физики столкнули разогнанные до 99% скорости света тяжелые ионы и на краткое мгновение получили температуру в 5,5 триллионов Кельвин (5*1012) (или градусов Цельсия — на таких масштабах это одно и то же).

3. Нейтронные звезды

1011 К — такова температура внутри новорожденой нейтронной звезды. Вещество при такой температуре совсем не похоже на привычные нам формы. Недра нейтронных звезд состоят из бурлящего «супа» электронов, нейтронов и других элементов. Всего за несколько минут звезда остывает до 10 9 К, а за первые сто лет существования — еще на порядок.

4. Ядерный взрыв

Температура внутри огненного шара ядерного взрыва составляет около 20 000 К. Это больше, чем температура на поверхности большинства звезд главной последовательности.

5. Самые горячие звезды (кроме нейтронных)

Температура поверхности Солнца — около шести тысяч градусов, но это не предел для звезд; самая горячая из известных на сегодняшний день звезд, WR 102 в созвездии Стрельца, раскалена до 210 000 К — это в десять раз горячее атомного взрыва. Таких горячих звезд сравнительно немного (в Млечном Пути их нашли около сотни, еще столько же в других галактиках), они в 10−15 раз массивнее Солнца и намного ярче него.

Вещество нашей Вселенной структурно организовано и образует большое многообразие феноменов различного масштаба с весьма сильно разнящимися физическими свойствами. Одно из важнейших таких свойств - температура. Зная этот показатель и используя теоретические модели, можно судить о многих характеристиках того или иного тела - о его состоянии, строении, возрасте.

Разброс значений температуры у различных наблюдаемых компонентов Вселенной весьма велик. Так, самая низкая величина ее в природе зафиксирована для туманности Бумеранг и составляет всего 1 K. А каковы самые высокие температуры во Вселенной, известные на сегодняшний день, и о каких особенностях различных объектов свидетельствуют? Для начала посмотрим, как же ученые определяют температуру удаленных космических тел.

Спектры и температура

Всю информацию о далеких звездах, туманностях, галактиках ученые получают, исследуя их излучение. По тому, на какой частотный диапазон спектра приходится максимум излучения, определяется температура как показатель средней кинетической энергии, которой обладают частицы тела, - ведь частота излучения связана прямой зависимостью с энергией. Так что самая высокая температура во Вселенной должна отражать, соответственно, и наибольшую энергию.

Чем более высокими частотами характеризуется максимум интенсивности излучения, тем горячее исследуемое тело. Однако полный спектр излучения распределен по очень широкому диапазону, и по особенностям видимой его области («цвету») можно делать определенные общие выводы о температуре, например, звезды. Окончательная же оценка производится на основе изучения всего спектра с учетом полос эмиссии и поглощения.

Спектральные классы звезд

На основе спектральных особенностей, включая цвет, была разработана так называемая Гарвардская классификация звезд. Она включает семь основных классов, обозначаемых буквами O, B, A, F, G, K, M и несколько дополнительных. Гарвардская классификация отражает поверхностную температуру звезд. Солнце, фотосфера которого разогрета до 5780 K, относится к классу желтых звезд G2. Наиболее горячи голубые звезды класса O, самые холодные - красные - принадлежат классу M.

Гарвардскую классификацию дополняет Йеркская, или классификация Моргана-Кинана-Келлман (МКК - по фамилиям разработчиков), подразделяющая звезды на восемь классов светимости от 0 до VII, тесно связанных с массой светила - от гипергигантов до белых карликов. Наше Солнце - карлик класса V.

Примененные совместно, в качестве осей, по которым отложены значения цвет - температура и абсолютная величина - светимость (свидетельствующая о массе), они дали возможность построить график, широко известный как диаграмма Герцшпрунга-Рассела, на котором отражены главные характеристики звезд в их взаимосвязи.

Самые горячие звезды

Из диаграммы явствует, что наиболее горячими являются голубые гиганты, сверхгиганты и гипергиганты. Это чрезвычайно массивные, яркие и короткоживущие звезды. Термоядерные реакции в их недрах протекают очень интенсивно, порождая чудовищную светимость и высочайшие температуры. Такие звезды относятся к классам B и O либо к особому классу W (отличается широкими эмиссионными линиями в спектре).

Например, Эта Большой Медведицы (находится на «конце ручки» ковша) при массе, в 6 раз превышающей солнечную, светит в 700 раз мощнее и имеет поверхностную температуру около 22 000 K. У Дзеты Ориона - звезды Альнитак, - которая массивнее Солнца в 28 раз, внешние слои нагреты до 33 500 K. А температура гипергиганта с наивысшей известной массой и светимостью (как минимум в 8,7 миллионов раз мощнее нашего Солнца) - R136a1 в Большом Магеллановом облаке - оценена в 53 000 K.

Однако фотосферы звезд, как бы сильно разогреты они ни были, не дадут нам представления о самой высокой температуре во Вселенной. В поисках более жарких областей нужно заглянуть в недра звезд.

Термоядерные топки космоса

В ядрах массивных звезд, стиснутых колоссальным давлением, развиваются действительно высокие температуры, достаточные для нуклеосинтеза элементов вплоть до железа и никеля. Так, расчеты для голубых гигантов, сверхгигантов и очень редких гипергигантов дают для этого параметра к концу жизни звезды порядок величины 10 9 K - миллиард градусов.

Строение и эволюция подобных объектов пока еще недостаточно хорошо изучены, соответственно и модели их еще далеко не полны. Ясно, однако, что очень горячими ядрами должны обладать все звезды больших масс, к каким бы спектральным классам они ни принадлежали, - например, красные сверхгиганты. Несмотря на несомненные различия в процессах, протекающих в недрах звезд, ключевым параметром, определяющим температуру ядра, является масса.

Звездные остатки

От массы в общем случае зависит и судьба звезды - то, как она окончит свой жизненный путь. Маломассивные звезды типа Солнца, исчерпав запас водорода, теряют внешние слои, после чего от светила остается вырожденное ядро, в котором уже не может идти термоядерный синтез, - белый карлик. Наружный тонкий слой молодого белого карлика обычно имеет температуру до 200 000 K, а глубже располагается изотермическое ядро, нагретое до десятков миллионов градусов. Дальнейшая эволюция карлика заключается к его постепенному остыванию.

Гигантские звезды ждет иная судьба - взрыв сверхновой, сопровождающийся повышением температуры уже до значений порядка 10 11 K. В ходе взрыва становится возможен нуклеосинтез тяжелых элементов. Одним из результатов подобного феномена является нейтронная звезда - очень компактный, сверхплотный, со сложной структурой остаток погибшей звезды. При рождении он столь же горяч - до сотен миллиардов градусов, однако стремительно остывает за счет интенсивного излучения нейтрино. Но, как мы увидим далее, даже новорожденная нейтронная звезда - не то место, где температура - самая высокая во Вселенной.

Далекие экзотические объекты

Существует класс космических объектов, достаточно удаленных (а значит, и древних), характеризующихся совершенно экстремальными температурами. По современным воззрениям, квазар представляет собой обладающую мощным аккреционным диском, образуемым падающим на нее по спирали веществом - газом или, точнее, плазмой. Собственно, это активное галактическое ядро в стадии формирования.

Скорость движения плазмы в диске настолько велика, что вследствие трения она разогревается до сверхвысоких температур. Магнитные поля собирают излучение и часть вещества диска в два полярных пучка - джета, выбрасываемых квазаром в пространство. Это чрезвычайно высокоэнергетический процесс. Светимость квазара в среднем на шесть порядков выше светимости самой мощной звезды R136a1.

Теоретические модели допускают для квазаров эффективную температуру (то есть присущую абсолютно черному телу, излучающему с той же яркостью) не более 500 миллиардов градусов (5×10 11 K). Однако недавние исследования ближайшего квазара 3C 273 привели к неожиданному результату: от 2×10 13 до 4×10 13 K - десятки триллионов кельвинов. Такая величина сравнима с температурами, достигающимися в явлениях с наивысшим известным энерговыделением - в гамма-всплесках. На сегодняшний день это самая высокая температура во Вселенной, которая была когда-либо зарегистрирована.

Жарче всех

Следует иметь в виду, что квазар 3С 273 мы видим таким, каким он был около 2,5 миллиарда лет назад. Так что, учитывая, что, чем дальше мы заглядываем в космос, тем более отдаленные эпохи прошлого наблюдаем, в поисках самого горячего объекта мы вправе окинуть взглядом Вселенную не только в пространстве, но и во времени.

Если вернуться к самому моменту ее рождения - приблизительно 13,77 миллиарда лет назад, наблюдать который невозможно, - мы обнаружим совершенно экзотическую Вселенную, при описании которой космология подходит к пределу своих теоретических возможностей, связанному с границами применимости современных физических теорий.

Описание Вселенной становится возможным, начиная с возраста, соответствующего планковскому времени 10 -43 секунд. Самый горячий объект в эту эпоху - сама наша Вселенная, с планковской температурой 1,4×10 32 K. И это, согласно современной модели ее рождения и эволюции, максимальная температура во Вселенной из всех когда-либо достигавшихся и возможных.

А вы знали, что самая массивная звезда весит в 265 раз больше Солнца? Читайте пост и узнаете много интересного.

№10. Туманность Бумеранг – самое холодное место во Вселенной

Туманность Бумеранг расположена в созвездии Центавра на расстоянии 5000 световых лет от Земли. Температура туманности равна −272 °C, что и делает ее самым холодным известным местом во Вселенной.

Поток газа, идущий от центральной звезды Туманности Бумеранг, движется со скоростью 164 км/с и постоянно расширяется. Из-за такого скоростного расширения в туманности такая низкая температура. Туманность Бумеранг холоднее даже реликтового излучения от Большого Взрыва.

Кит Тейлор и Майк Скаррот назвали объект «Туманность Бумеранг» в 1980 году после наблюдения его с англо-австралийского телескопа в обсерватории Сайдинг-Спринг. Чувствительность прибора позволила зафиксировать лишь небольшую асимметрию в долях туманности, откуда появилось предположение об изогнутой, как у бумеранга, форме.

Туманность Бумеранг была подробно сфотографирована космическим телескопом «Хаббл» в 1998 году, после чего стало понятно, что туманность имеет форму галстка-бабочки, но это название уже было занято.

R136a1 находится на расстоянии 165 000 световых лет от Земли в туманности Тарантул в Большом Магеллановом Облаке. Этот голубой гипергигант является самой массивной звездой из всех известных науке. Также звезда является и одной из самых ярких, испуская света до 10 млн раз больше, чем Солнце.

Масса звезды составляет 265 масс Солнца, а масса при образовании - более 320.
R136a1 обнаружила команда астрономов из Университета Шеффилда под руководством Пола Кроутера 21 июня 2010 года.

До сих пор остаётся неясным вопрос происхождения подобных сверхмассивных звёзд: образовались ли они с такой массой изначально, либо они образовались из нескольких меньших звёзд.
На изображении слева направо: красный карлик, Солнце, голубой гигант, и R136a1.

№8. SDSS J0100+2802 – самый яркий квазар с самой древней черной дырой

SDSS J0100+2802 – квазар, расположенный в 12,8 млрд световых лет от Солнца. Примечателен он тем, что питающая его Чёрная дыра имеет массу в 12 млрд масс Солнца, это в 3000 раз больше черной дыры в центре нашей галактики.

Светимость квазара SDSS J0100+2802 превосходит солнечную в 42 триллиона раз. А Черная дыра является самой древней из известных. Объект образовался через 900 миллионов лет после предполагаемого Большого взрыва.

Квазар SDSS J0100+2802 открыли астрономы из китайской провинции Юньнань при помощи 2,4 м Лицзянского телескопа 29 декабря 2013 года.

№7. WASP-33 b (HD 15082 b) – самая горячая планета

Планета WASP-33 b является экзопланетой у белой звёзды главной последовательности HD 15082 в созвездии Андромеды. По диаметру немного больше Юпитера. В 2011 году предельно точно была измерена температура планеты - около 3200 °C, что делает её самой горячей известной экзопланетой.

№6. Туманность Ориона – самая яркая туманность

Туманность Ориона (также известная как Мессье 42, M 42 или NGC 1976) - самая яркая диффузная туманность. Ее хорошо видно на ночном небе невооружённым глазом, и ее видно почти в любой точке Земли. Туманность Ориона находится на расстоянии около 1344 световых лет от Земли и имеет 33 световых года в поперечнике.

Открыл эту одинокую планету Филипп Делорм с помощью мощного телескопа ESO. Главная особенность планеты в том, что она находится в космосе совсем одна. Для нас привычнее, что планеты вращаются вокруг звезды. Но CFBDSIR2149 не такая планета. Она одна, и ближайшая к ней звезда расположена слишком далеко, чтобы оказывать на планету гравитационное воздействие.

Подобные одинокие планеты и раньше находились учеными, но большое расстояние мешало их изучению. Изучение одинокой планеты позволит "больше узнать о том, как планеты могут быть выброшены из планетных систем".

№4. Круитни – астероид с идентичной Земле орбитой

Круитни – это околоземный астероид, движущийся в орбитальном резонансе с Землёй 1:1, пересекает при этом орбиты сразу трёх планет: Венеры, Земли и Марса. Его также называют квазиспутником Земли.

Круитни был обнаружен 10 октября 1986 года британским астрономом-любителем Дунканом Уалдроном с помощью телескопа Шмидта. Первое временное обозначение у Круитни было - 1986 TO. Орбита астероида была вычислена в 1997 году.

Благодаря орбитальному резонансу с Землёй, астероид пролетает свою орбиту в течение почти одного земного года (364 дня), то есть в любой момент времени Земля и Круитни находятся на том же расстоянии друг от друга, что и год назад.
Опасности столкновения этого астероида с Землёй не существует, по крайней мере, в течение ближайших нескольких миллионов лет.

№3. Глизе 436 b - планета из горячего льда

Глизе 436 b обнаружена американскими астрономами в 2004 году. Планета по размерам сопоставима с размерами Нептуна, масса Глизе 436 b равна 22 массам Земли.

В мае 2007 года бельгийские учёные под руководством Микаэля Жийон из Льежского университета установили, что состоит планета в основном из воды. Вода находится в твёрдом состоянии льда под большим давлением и при температуре порядка 300 градусов по Цельсию, что приводит к эффекту «горячего льда». Гравитация создаёт огромное давление на воду, молекулы которой превращаясь в лёд. И даже несмотря на сверхвысокую температуру, вода не способна испаряться с поверхности. Поэтому Глизе 436 b весьма уникальная планета.

№2. Эль Гордо - самая крупная космическая структура в ранней Вселенной

Галактический кластер - это сложная суперструктура, состоящая из нескольких галактик. Кластер ACT-CL J0102-4915, с неофициальным названием Эль Гордо, был открыт в 2011 году и считается самой крупной космической структурой в ранней Вселенной. Согласно последним расчетам ученых, эта система в 3 квадриллиона раза массивнее Солнца. Кластер Эль Гордо находится в 7 миллиардах световых лет от Земли.

Согласно результатам нового исследования, Эль Гордо является результатом слияния двух кластеров, которые сталкиваются на скорости несколько миллионов километров в час.

№1. 55 Рака E – алмазная планета

Планету 55 Рака e обнаружили в 2004 году в планетной системе солнцеподобной звезды 55 Рака A. Масса планеты больше массы Земли почти в 9 раз.
Температура на стороне, обращённой к материнской звезде, равна +2400°C, и представляет из себя гигантский океан лавы, на теневой стороне температура составляет +1100°C.
Согласно новым исследованиям, 55 Рака e в своём составе содержит большую долю углерода. Считается, что треть массы планеты составляют толстые слои из алмаза. При этом воды в составе планеты почти нет. Планета находится в 40 световых годах от Земли.

P.S.
Масса Земли равна 5.97×10 в 24 степени кг
Планеты-гиганты Солнечной системы:
Юпитер - масса в 318 раз больше земной
Сатурн - масса в 95 раз больше земной
Уран - масса в 14 раз больше земной
Нептун - масса в 17 раз больше земной

Краткое содержание предыдущих серий:

Ученые из России нашли на просторах Вселенной удивительный объект – квазар, который получил индекс 3C 273. Этот объект интересен тем, что имеет настолько высокую температуру, что ее нельзя описать существующими физическими теориями.

Квазары, как и черные дыры, это малоизученные объекты в космосе, которые очень интересуют астрономов. Ученым удалось найти в созвездии Девы новый квазар. После тщательного изучения выяснилось, что 3C 273 имеет колоссальную температуру, которая колеблется от 10 до 40 триллионов градусов по Цельсию! Ученые были , ведь такой температурный предел выходит за рамки наших физических знаний.

Ранее ученые считали, что ядра квазаров не превышают температуру в 500 миллиардов градусов, но 3C 273 «поломал» все научные расчеты и ввел академический мир в ступор. «Это совершенно не сходится с нашими вычислениями, мы пока что не нашли нормального ответа, почему этот объект . Скорее всего, мы стоим на пороге новой эры исследования Вселенной» – сообщил исследователь из России Н. Кардашев.

Квазары удивительны тем, что излучают огромное количество света. Некоторые подобные объекты могут создавать излучения, которые больше всех звезд в нашей галактике! Есть теория, которая гласит, что квазары это ранняя «стадия» новых галактик, которая растет за счет поглощения вещества черной дырой.

Находится самый горячий объект во Вселенной на очень далеком , со скоростью света добраться до него можно только через 2,44 миллиарда лет.

Туманность Бумеранг. Снимок телескопа «Хаббл»
Фото: NASA

Ученых давно интересовал вопрос: насколько холодно в космосе. Как правило, температура там не ниже температуры реликтового излучения, которое пронизывает всю Вселенную. Однако, в те местах, где умирают звезды, температура может опускаться гораздо ниже. Именно такое место удалось отыскать ученым в планетарной туманности Бумеранг.

Средние показатели температуры на Земле, планете, которая находится от Солнца на расстоянии более 149 миллионов километров, держатся в пределах 300 К. Стоит отметить, что планета еще обогревается горячим ядром, а кроме того, в случае отсутствия атмосферы температурные показатели были бы еще на 50 К меньше. Чем дальше находится объект от ближайшей звезды, тем там холоднее. К примеру, на Плутоне средняя температура составляет всего 44 К. При таких показателях даже азот замерзает, а значит, от земной атмосферы практически ничего бы не осталось, ведь в ней 80 процентов азота. За пределами Солнечной системы, в межзвездном пространстве, значительно холоднее.

По галактике плавают молекулярные облака, вещество в которых имеет температуру примерно 10-20 К, что близко к абсолютному нолю. В галактике более низких температур больше нет, поскольку остальные ее части в той или иной мере согреты звездным излучением.

Однако в межгалактическом пространстве температура еще ниже, чем в молекулярном облаке, которое находится далеко от источников излучения. Между собой Галактики разделяются миллионами световых лет пустоты, и единственным излучением, доходящим во все уголки космоса, является микроволновое реликтовое излучение, которое осталось от Большого Взрыва. За счет волн реликтового излучения температура в межгалактическом пространстве не опускается ниже 2,73 К. На первый взгляд может показаться, что холоднее просто быть не может, но на самом деле это далеко не так.

Если говорить более точно, то холоднее теоретически может быть. Для того, чтобы температурные показатели межгалактического пространства опустились ниже 2,73 К, необходимо дождаться, чтобы Вселенная немного расширилась. Это расширение происходит уже сейчас – Вселенная расширяется со скоростью порядка 770 километров в секунду на 3,26 миллионов световых лет. В настоящее время возраст Вселенной достигает 13,78 миллиардов лет, а когда ей станет в два раза больше, реликтовое излучение сможет удерживать температуру лишь на один градус выше абсолютного ноля.

И самое неожиданное известие от ученых: наиболее холодное место во Вселенной отыскать можно уже в данный момент, причем, не очень далеко от Земли – в туманности Бумеранг, расположившееся от нашей планеты на расстоянии всего 5 тысяч световых лет.

В центре данной туманности расположена умирающая звезда, бывшая в прошлом подобно Солнцу, желтым карликом. Подобно остальным звездам одного спектрального класса, она стала красным гигантом и закончила существование в системе, возникшей из белого карлика и препланетарной туманности, возникшей вокруг него.

Планетарной туманностью принято называть остатки периферийных участков красного гиганта, сброшенных звездой в тот период, когда ее центр сжался до размеров белого карлика. Но, перед тем, как стать планетарной туманностью, красный карлик на некоторое время становится препланетарной туманностью. В том случае, если в ней возникнут все необходимые условия, температурные показатели в туманности могут опуститься ниже самых низких температур во Вселенной. К подобным выводам пришел индийский астроном Равендра Сахай, причем, значительно раньше, чем его команда создала температурную карту туманности Бумеранг и убедилась, что там и правда очень холодно.

Туманность Бумеранг - самое холодное место во вселенной
Фото: ESA/NASA

Возникает препланетарная туманность в том случае, если в ядре звезды температура повышается, но в это же время периферийное вещество лишь начинает отделяться. Этот процесс происходит несколькими выбросами потоков плазмы, которые начинаются во внешнем слое звездного вещества. Эти потоки по космическим меркам существуют очень недолго – всего несколько тысяч лет. При условии, что плазма в потоке движется быстро (а в туманности Бумеранг это именно так), то потеря вещества звездой происходит с большой скоростью. Именно благодаря этой огромной скорости в туманности и возникают те области, в которых температурный показатель не превышает 0,5 К, что значительно ниже температуры в любом другом месте Вселенной.

А все потому, что тепловая энергия молекул переходит в кинетическую энергию движения, за счет чего воздух и остывает.

No related links found