Mokslas ir IT

2019.12.07 22:00

Didžiojo sprogimo karštis ir ledinė Plutono širdis: ką rodo kosminis termometras

Tautvydas Lukaševičius, LRT.lt2019.12.07 22:00

Puikiai pažįstame skaičius, kurie pasirodo mums įprastame termometre. Žinome, kaip vienu kitu laipsniu pakilusi temperatūra priverčia mus jaustis, žinome, kokia temperatūra gali nudeginti ir kelti pavojų mūsų gyvybėms. Tačiau kokius skaičius rodytų kosminis termometras? Kur kosmose vyrauja didžiausios ir mažiausios temperatūros?

Ledinė plutono širdis

Iš 450 tūkst. kilometrų atstumo kosminis zondas „New Horizons“ savo didelės raiškos kameromis padarė keturias nuotraukas, iš kurių sudaryta spalvota Plutono atvaizdo kompozicija, atskleidžianti įdomių detalių apie šią nykštukinę planetą.

Širdies formos Tombo sritį (pavadintą Plutoną 1930 m. atradusio astronomo Clyde Tombaugh garbei) sudaro dvi dalys. Manoma, kad čia vyraujanti minus 223 laipsnių temperatūra verčia azotą ledu, kuris juda iš vienos srities dalies į kitą didžiulių ledynų masyvų pavidalu.

„New Horizons“ komanda mano, kad ši sritis taip pat yra tam tikras rezervuaras, „maitinantis“ ir palaikantis geologinį ir atmosferinį Plutono aktyvumą.

Didžiojo sprogimo karštis

Manoma, kad Didžiojo sprogimo metu buvo labai karšta – temperatūra viršijo keturis trilijonus laipsnių Celsijaus skalėje.

Visata buvo tokia karšta ir tanki, kad negalėjo egzistuoti protonai ir neutronai, tačiau šių sudedamosios elementariosios dalelės buvo suformavusios kvarkų-gliuonų plazmą.

Teigiama, kad vadinamoji „kvarkų sriuba“ buvo 250 tūkst. kartų karštesnė nei dabartinės Saulės branduolys.

5,5 trilijono laipsnių greitintuve

Teoriškai žemiausia įmanoma temperatūra yra nulis laipsnių Kelvino skalėje. Absoliučiu nuliu vadinama temperatūra prilygsta minus 273,15 laipsnio pagal Celsijų. Įdomu tai, kad 2013 metais fizikams pavyko kvantinėse dujose pasiekti temperatūrą, žemesnę už absoliutų nulį.

Planko temperatūra vadinama aukščiausia temperatūra, kokią gali pasiekti materija. Ji siekia 142 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 laipsnių pagal Celsijų.

Teigiama, kad karščiausia vieta mūsų planetoje yra Dešte Lutas – dykuma Irane, kur 2005 metais buvo pasiektas 70,7 laipsnio rekordas. Temperatūrą matavo palydovas.

Aukščiausia išmatuota temperatūra siekia 5,5 trilijono laipsnių. Šis rekordas priklauso ne žvaigždei ir net ne supernovai. Tokia temperatūra trumpą laiką laikėsi žmogaus sukonstruotame Didžiajame hadronų priešpriešinių srautų greitintuve.

Žemiausia mūsų užfiksuota temperatūra Žemėje siekė 450 pikokelvinų. Masačusetso technologijos instituto mokslininkai sugebėjo atšaldyti natrio dujas beveik iki absoliutaus nulio.

Šalčiausia vieta Žemėje yra Antarktidoje. Minus 93,2 laipsnio temperatūrą rytų Antarktidoje užfiksavo NASA palydovas, tačiau šis pasaulio rekordas nėra oficialus. Oficialiai skelbiama, kad žemiausia temperatūra užfiksuota Vostoko stotyje 1983 metais. Tada temperatūra nukrito iki minus 89,2 laipsnio.

O kaip visatoje?

Mūsų Saulės sistemoje šaltų vietelių netrūksta. Pavyzdžiui, Mėnulio krateriuose temperatūra gali nukristi iki minus 240 laipsnių. Mėnulyje ir taip šalta, o jo paviršiaus krateriai lieka amžiname šešėlyje, todėl temperatūra čia dar žemesnė.

Jei skrisime dar toliau ir ieškosime šalčiausios vietos Paukščių Tako galaktikoje, rasime tikrą tolimojo kosmoso „šaldiklį“. Bumerango ūkas, esantis 5 tūkst. šviesmečių nuo Žemės, laikomas natūraliai šalčiausia vieta kosmose. Čia temperatūra siekia minus 272 laipsnius pagal Celsijų.

Subžvaigždiniuose objektusoe taip pat gali būti šalta. To pavyzdys – artima mūsų kaimynė, esanti vos už 7,2 šviesmečio. Šalčiausioje rudojoje nykštukėje vyrauja 48 laipsnių šaltis.

Saulės paviršius įkaista iki 5500 °C. Manoma, kad jis pakankamas karštas, kad užvirtų geležis. Tačiau paviršiaus temperatūra yra daug mažesnė už žvaigždės branduolio temperatūrą. Čia ji gali siekti apie 15 milijonų laipsnių. Kol kas manoma, kad tai karčiausia natūrali vieta Saulės sistemoje, kurioje vyksta branduolių sintezės reakcijos.

Kitų Saulės sistemos planetų branduolių temperatūros taip pat yra įspūdingos. Pavyzdžiui, Jupiterio branduolys yra įkaitęs iki 24 tūkst. laipsnių. Didžiulis šios masyvios planetos slėgis branduolyje lemia, kad čia vyrauja beveik 5 kartus aukštesnė temperatūra nei Saulės paviršiuje.

Visgi ir šie skaičiai nublanks prieš už mūsų Saulės sistemos ribų vykstančių reakcijų išskiriamą energiją. Supernovos energija greta esančias dujas gali įkaitinti iki sunkiai suvokiamos 55 milijonų laipsnių temperatūros.

Jei ir tokio karščio dar per mažai, kartais susiformuoja neįtikėtinai karštos ir didelio tankio žvaigždės, sudarytos beveik vien iš neutronų. Naujai susiformavusios neutroninės žvaigždės branduolys gali įkaisti iki 100 milijardų laipsnių pagal Celsijų.