Содержание
Морозильник Вселенной — где в космосе холоднее всего
Насколько холоден холодный космос? Обычно температура в нем не опускается ниже температуры пронизывающего всю вселенную реликтового излучения. Но там, где умирают звезды, может быть еще холоднее. Такое место есть в препланетарной туманности Бумеранг.
Анастасия Шартогашева
NASA
Мы находимся на расстоянии 149 600 000 км от Солнца. Средняя температура на Земле держится в районе 300 К (правда, нас еще обогревает горячее ядро планеты, а без атмосферы было бы на 50 К холоднее). Чем дальше от ближайшей звезды, тем холоднее. На Плутоне, например, температура составляет всего 44 К — замерзает даже азот, а значит, наша атмосфера выпала бы в осадок, ведь азота в ней 80%. А в межзвездном пространстве, за пределами Солнечной системы, еще холоднее.
Вещество в молекулярных облаках, которые плавают по галактике в световых годах от ближайших звезд, имеет температуру от 10 до 20 К, близко к абсолютному нолю.
Холоднее, чем в них, в галактике не становится: все остальные ее участки так или иначе согреты излучением звезд.
Если заглянуть в межгалактическое пространство, можно замерзнуть еще сильнее, чем в молекулярном облаке вдалеке от источников излучения. Галактики разделены миллионами световых лет пустоты, и единственное излучение, которое доходит до всех уголков космоса — это реликтовое микроволновое излучение, оставшееся со времен Большого Взрыва. Температура реликтового излучения — это и есть температура межгалактического пространства, и она не может упасть ниже 2,725 К. Может показаться, что в природе не может быть места холоднее. Однако это не так.
Точнее, будет не так. Чтобы температура излучения в межгалактическом пространстве опустилась ниже 2,725 К, нужно подождать, пока Вселенная еще немного расширится (она уже и так это делает со скоростью примерно 770 км/с на 3.26 миллионов световых лет). Сейчас старушке-вселенной 13,78 миллиардов лет, а когда станет вдвое больше, реликтового излучения хватит едва ли на один градус выше абсолютного ноля.
А теперь сюрприз: найти такое холодное место во вселенной можно уже сейчас! И даже относительно недалеко от дома: в туманности Бумеранг, которая удобно расположилась в каких-то 5000 световых лет от Земли.
В центре туманности Бумеранг находится умирающая звезда, которая когда-то была желтым карликом, как наше Солнце. Как и остальные звезды того же спектрального класса, звезда в туманности Бумеранг превратилась в красный гигант и закончила жизнь в системе из белого карлика и препланетарной туманности вокруг него.
Планетарная туманность — это остатки периферийного вещества красного гиганта, которое звезда сбросила, когда ее центр сжался до белого карлика. Однако прежде чем превратиться в планетарную туманность, красный карлик должен немного побыть препланетарной туманностью. А если в препланетарной туманности сойдутся все необходимые условия, то температура в ней может опуститься ниже самой низкой во вселенной. Это показали расчёты индийского астронома Равендры Сахая еще до того, как его команда создала температурную карту Бумеранга и удостоверилась, что там действительно невероятно холодно.
Препланетарная туманность возникает, когда температура в ядре звезды повышается, а периферия только начинает отделяться. Выброс вещества происходит чаще всего одним-двумя джетами — потоками плазмы, берущими начало во внешних слоях вещества звезды. Джеты живут совсем недолго по космическим меркам: всего несколько тысяч лет. Если плазма в джетах движется достаточно быстро (а в Бумеранге это так), звезда теряет вещество с огромной скоростью. И именно из-за такой невероятной скорости, с которой вещество уходит из звезды, в ней возникают области, где температура вещества равняется 0,5 К — ниже любого другого места во вселенной.
Причина этого явления в том же, почему воздух, который вы выдуваете сложив губы трубочкой, оказывается холоднее 36,6 °C и холоднее воздуха, который вы выдыхаете с широко открытым ртом. Тепловая энергия молекул расходуется, переходя в кинетическую энергию движения, и воздух остывает.
Самое холодное место во Вселенной
Поделиться:
Как вы знаете из курса школьной физики, самая низкая температура – абсолютный ноль, или 0 градусов по Кельвину.
По Цельсию это будет – 273 °С. При такой температуре движение атомов в любом веществе должно остановиться. Но это теоретически, так как нигде нет такого холода, даже в космосе.
https://maglipogoda.ru/absolyutnyy-nol/
Всего на 5000 световых лет от Солнце в направлении созвездия Центавра, мы можем обнаружить любопытную протопланетарную туманность. Она состоит из газа, быстро распространяющегося от центральной звезды в основном в двух направлениях. Из-за формы эта туманность иногда называют «галстуком-бабочкой», но обычное её название – «Бумеранг».
Туманность Бумеранг
Эта туманность очень быстро расширяется. Весь газ был изначально сброшенной оболочкой центральной звезды. Скорость расширения составляет 164 км/с, или 600 000 км/ч. Из-за этого туманность очень холодная – в ней происходит сильное поглощение энергии, которая тратится на расширение.
Туманность Бумеранг – самое холодное место во Вселенной, известное учёным сейчас.
Температура в нём – около 1 Кельвин, или -272 градуса по Цельсию, то есть это очень близко к абсолютному нулю. Если бы она не расширялась так быстро, то была бы самым заурядным местом, но именно это быстрое движение приводит к столь сильному охлаждению газа в этой туманности. Это похоже на естественный холодильник гигантского размера.
Туманность Бумеранг не всегда будет оставаться самым холодным местом. Срок жизни протопланетарных туманностей небольшой. Пройдут тысячи или даже несколько десятков тысяч лет, и эта туманность станет обычной планетарной. Газ в ней замедлит свой бег и частично рассеется в огромном пространстве, и эта туманность ничем не будет отличаться от других.
Но на данный момент туманность Бумеранг – самое холодное место во Вселенной. Меньшие температуры ученые получали лишь в лабораторных условиях, а здесь это естественное явление. Конечно, Вселенная велика, и наверняка в ней есть еще немало подобных объектов. Возможно, некоторые окажутся еще немного холоднее, но их еще предстоит открыть.
Дополнительная информация
Температура, как правило, не опускается ниже температуры реликтового микроволнового излучения — того самого, которое осталось со времён Большого взрыва. Температура этого излучения не может опуститься ниже 2,725 К (−270,425 градуса Цельсия) до тех пор, пока Вселенная немного не расширится. Когда возраст нашей Вселенной увеличится вдвое, рекликтовое излучение едва ли на один градус превысит абсолютный ноль.
Туманность Бумеранг, фото NASA.
Откуда такие низкие температурные значения?
В центре туманности доживает свой век умирающая звезда. Когда-то она была желтым карликом, а сейчас заканчивает жизнь в системе из белого карлика и планетарной туманности.
Но прежде чем пройти все трансформации, присущие звёздам ее класса, недолгое время она провела в состоянии препланетарной туманности.
Это состояние возникает, когда температура в звёздном ядре повышается, а периферия только-только начинает отделяться. При этом выброс вещества может осуществляться 1–2 джетами (потоками плазмы из внешних слоев вещества звёзды). В туманности Бумеранг плазма двигалась с большой скоростью (~600000 км/ч), при этом очень быстро расширяясь. Именно из-за очень быстрого расширения в туманности возникли области, температура в которых опустилась ниже, чем в любом другом месте Вселенной.
При такой температуре полностью прекращается тепловое движение атомов и исчезают привычные состояния вещества — газ, жидкость, твёрдое тело.
Воспользуйтесь поиском по сайту, чтобы найти больше интересной информации:
Следите за погодой и климатом вместе с нами!
С Уважением, Маглипогода!
Информация, которая размещается на сайте, не считается официальной.
На всех страницах функционирует система уведомления правописания. Обнаружив ошибку или неточность в тексте, выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.
С Уважением, Маглипогода!
Дисклеймер. Материалы, размещенные на данном сайте не являются официальными и не могут быть использованы, как эталонные! Все материалы предоставляются по принципу «как есть», без каких-либо явных или подразумеваемых гарантий. Команда проекта «Маглипогода» не несет и не может нести какую-либо ответственность за последствия использования этих материалов. При использовании материалов сайта, активная гиперссылка на соответствующую статью или страницу обязательна, при этом любое искажение оригнального текста или его рерайтинг строго запрещены!
Поддержите сайт!
Самое холодное место во Вселенной
Самое холодное место во Вселенной — Туманность Бумеранг, светящееся космическое облако, расположенное на расстоянии 5000 световых лет в созвездии Центавра.
Название туманности как самого холодного места во Вселенной является результатом исследования, проведенного в 1995 году астрономами Рагвендрой Сахаи и Ларсом-Оке Найманом.
С помощью 15-метрового шведского субмиллиметрового телескопа ESO в Чили Сахаи и Найман наблюдали за туманностью Бумеранг и обнаружили, что ее температура составляет -272°C, что всего на 1°C выше абсолютного нуля.
Учитывая, что Космический микроволновый фон — фоновое свечение, оставшееся после Большого взрыва — имеет температуру около -270°C, это дает вам некоторое представление о том, насколько холодна Туманность Бумеранг по сравнению с остальной частью космоса.
Кажется, он по праву заслужил звание самого холодного места во Вселенной.
Снимок космического микроволнового фона — тепла, оставшегося от Большого взрыва — когда Вселенной было всего 380 000 лет, как видно из телескопа Планк. Предоставлено: ESA и Planck Collaboration
Туманность Бумеранг впервые наблюдалась в 1980 году астрономами Китом Тейлором и Майком Скарроттом, которые использовали англо-австралийский телескоп в обсерватории Сайдинг-Спринг, чтобы обнаружить ее двойную форму.
Это симметричное образование является результатом того, что звезда выбрасывает свой материал в космос в двух противоположных направлениях, что происходит потому, что туманность Бумеранг на самом деле является планетарной туманностью (подробнее об этом позже).
Как это показалось Тейлору и Скарротту, когда они смотрели в телескоп — и, возможно, потому, что они были в Австралии — форма туманности напомнила двум астрономам знаменитый австралийский метательный инструмент, а туманность Бумеранг получила свое устойчивое прозвище.
Более поздние наблюдения, проведенные космическим телескопом Хаббла, показали, что он имеет двухлепестковую форму и что на самом деле он совсем не похож на бумеранг.
Более поздние наблюдения туманности Бумеранг, такие как изображение слева, полученное космическим телескопом Хаббл в 2005 году, показали, что в конце концов она не очень похожа на бумеранг. Авторы и права: НАСА, ЕКА и группа «Наследие Хаббла» STScI/AURA; Майкл Ройсс / Getty Images
Перемотка вперед до середины 1990-х годов, и астроном Рагвендер Сахаи обдумывал идею о том, что где-то во Вселенной должно быть место более холодное, чем вышеупомянутое фоновое свечение, оставшееся от Большого взрыва.
Доктор Сахай и его коллега доктор Найман изучили туманность Бумеранг и пришли к выводу, что она поглощает фоновое излучение.
Это привело их к выводу, что туманность Бумеранг является самым холодным местом во Вселенной, которое мы знаем: это единственная известная область, которая холоднее фонового свечения.
Многие планетарные туманности представляют собой круглые выпуклые объекты, такие как NGC 2022. Фото: ESA/Hubble & NASA, R. Wade
Туманность Бумеранг — это объект, известный как планетарная туманность, который является одной из последних Жизнь солнцеподобной звезды.
Когда у звезды заканчивается топливо, нестабильность в ее ядре приводит к тому, что звезда сбрасывает свои внешние слои.
Поток заряженных частиц, известный как звездный ветер, выталкивает этот материал наружу, часто создавая круглый, вздутый объект.
Эта сферическая форма дает название планетарным туманностям: на самом деле они не имеют ничего общего с планетами.
Туманность Бумеранг, возможно, не имеет круглой формы, типичной для планетарной туманности, но она выбрасывает огромное количество космического материала с головокружительной скоростью, и делает это уже около 1500 лет.
Вот почему туманность Бумеранг является самым холодным местом во Вселенной: она выбрасывает массу, которая выбрасывается наружу и быстро расширяется, заставляя ее остывать до такой степени, что на самом деле она холоднее, чем излучение, оставшееся от Большой взрыв.
Больше похожего на это
Какое самое холодное место во Вселенной?
Где находится самое холодное место во Вселенной?
(Изображение предоставлено: НАСА, ЕКА, Г. Иллингворт, Д. Маги и П. Ош, Калифорнийский университет, Санта-Круз; Р. Боуэнс, Лейденский университет, и команда HUDF09)
Самое холодное место во Вселенной — туманность Бумеранг, самый холодный объект из когда-либо найденных. Он расположен примерно в 5000 световых лет от Земли в созвездии Центавра.
Туманность Бумеранг — это отражающее облако пыли и ионизированных газов — молодая планетарная туманность с умирающим красным гигантом в центре. Когда-то звезда, очень похожая на наше Солнце , на последних этапах своей жизни, как и ожидалось, сбрасывала внешние слои.
Но было обнаружено, что она теряет свою массу примерно в 100 раз быстрее, чем другие подобные умирающие звезды.
Более того, он делает это в 100 миллиардов раз быстрее, чем Солнце Земли. По данным НАСА , это на самом деле привело к тому, что за последние 1500 лет центральная звезда потеряла почти в полтора раза больше массы нашего Солнца. И поскольку газы выбрасываются так быстро — со скоростью 101 миля в секунду (164 км/с)) — они выбрасывают много тепловой энергии.
Насколько холодно?
При температуре -459,67 градусов по Фаренгейту (-273,15 градусов по Цельсию) туманность Бумеранг является самым холодным местом во Вселенной. выражается повторением нижнего предела термодинамической температурной шкалы: абсолютного нуля. По шкале Цельсия это -273,15 градуса, а по шкале Фаренгейта -459,67 градуса. Так как же сравнить туманность Бумеранг?
Глубокая внутренняя температура туманности Бумеранг составляет стук зубов -458 градусов по Фаренгейту или -272 градуса по Цельсию, а это означает, что туманность Бумеранг всего на градус Цельсия выше абсолютного нуля.
Это означает, что она более чем в три раза ниже, чем температура, зарегистрированная на Куполе Фудзи в Антарктиде в 2010 году, которая была зафиксирована на уровне -199,8 градусов по Фаренгейту (-93,2 градуса по Цельсию), согласно The Independent .
Туманность Бумеранг настолько холодна, что даже ниже температуры космического микроволнового фона (CMB), оставшегося после Большого Взрыва (-454,7 градусов по Фаренгейту, -270,4 градусов Цельсия). Действительно, свет реликтового излучения фактически поглощается туманностью Бумеранг, и это было быстро замечено, когда туманность была впервые обнаружена в 1980.
Как это было обнаружено?
Туманность получила свое название благодаря своей форме. Видимые данные космического телескопа Хаббла наложены фиолетовым цветом, а оранжевый «бумеранг» был предоставлен Большой миллиметровой/субмиллиметровой решеткой Атакама (ALMA). (Изображение предоставлено ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/R. Sahai)
В 1980 году, когда астрономы Кейт Тейлор и Майк Скарротт начали изучать туманность с помощью англо-австралийского наземного телескопа в обсерватории Сайдинг-Спринг (открывается в новая вкладка), в тот момент они не знали, что это будет самое холодное место во вселенной, но его форма бумеранга гарантировала, что у него, по крайней мере, есть естественное название.
По крайней мере, так казалось до тех пор, пока в 1998 году он не был запечатлен космическим телескопом Хаббл более подробно, показывая более близкое сходство с галстуком-бабочкой или песочными часами. Но прежде чем астроном Рагвендра Сахаи узнал об этой дополнительной детали, он уже усердно работал, предсказывая существование холодных регионов в статье, опубликованной в Astrophysical Journal в 1990 году. , в результате чего температура резко падает, что делает его чем-то вроде космического холодильника. Таким образом, в 1995, группа под руководством Сахаи с помощью шведского субмиллиметрового телескопа ESO в Чили (выведен из эксплуатации в 2003 г.) попыталась проверить теорию на туманности Бумеранг, что привело к определению температуры.
Что делает его таким холодным?
Большой миллиметровый/субмиллиметровый массив Атакамы (ALMA) подтвердил температуру самого холодного места во Вселенной. (Изображение предоставлено: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), В. Гарнье (ALMA))
Затем температура была подтверждена астрономами с помощью Большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки Atacama (ALMA) в Чили в 2013 г.
, но именно исследование Сахаи, опубликованное в Astrophysical Journal в 2017 году, пролило дополнительный свет на то, что могло произойти.
Работа Сахаи показала, что низкая температура была вызвана быстрым ускорением газа, но он также пытался объяснить, почему выброс происходил так быстро, впервые полагая, что это умирающий красный гигант . .
По словам Сахаи, который работает в Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) в Пасадене, Калифорния, в красный гигант могла врезаться небольшая звезда-компаньон.
«Единственный способ выбросить такую массу и на таких экстремальных скоростях — это гравитационная энергия двух взаимодействующих звезд, что объясняет загадочные свойства сверххолодного оттока», — сказал он в заявлении Национальной радиоастрономической обсерватории (National Radio Astronomy Observatory). открывается в новой вкладке).
Тот факт, что он выбрасывает свой внешний слой из двух небольших точек, также важен, потому что воздух расширяется и охлаждается быстрее через крошечное отверстие.