เนบิวลาบูมเมอแรง: เย็นกว่าความว่างเปล่าในอวกาศ พบสถานที่ที่หนาวที่สุดในจักรวาล รอวันสิ้นโลก

บูมเมอแรงเนบิวลา ภาพจากกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล
ภาพ: นาซ่า

นักวิทยาศาสตร์สนใจคำถามนี้มานานแล้ว: ในอวกาศเย็นแค่ไหน? ตามกฎแล้วอุณหภูมิจะไม่ต่ำกว่าอุณหภูมิของการแผ่รังสีไมโครเวฟพื้นหลังคอสมิกซึ่งแทรกซึมไปทั่วทั้งจักรวาล อย่างไรก็ตาม ในบริเวณที่ดาวฤกษ์ตาย อุณหภูมิอาจลดลงต่ำกว่ามาก นักวิทยาศาสตร์พยายามค้นหาสถานที่ดังกล่าวในเนบิวลาบูมเมอแรงของดาวเคราะห์

อุณหภูมิเฉลี่ยบนโลก ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากกว่า 149 ล้านกิโลเมตร ยังคงอยู่ภายใน 300 เคลวิน เป็นที่น่าสังเกตว่าดาวเคราะห์ยังคงได้รับความร้อนจากแกนกลางร้อน และยิ่งไปกว่านั้น ในกรณีที่ไม่มีชั้นบรรยากาศ อุณหภูมิก็จะ น้อยกว่าอีก 50 K ยิ่งวัตถุอยู่ห่างจากดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุดมากเท่าไร ความหนาวเย็นก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น บนดาวพลูโตอุณหภูมิเฉลี่ยอยู่ที่ 44 เคลวิน ที่ตัวชี้วัดดังกล่าว แม้แต่ไนโตรเจนก็แข็งตัว ซึ่งหมายความว่าแทบไม่มีเหลือเลยในชั้นบรรยากาศของโลก เนื่องจากมีไนโตรเจนอยู่ถึง 80 เปอร์เซ็นต์ นอกระบบสุริยะ ในอวกาศระหว่างดวงดาว อากาศจะเย็นกว่ามาก

เมฆโมเลกุลลอยอยู่รอบๆ ดาราจักร ซึ่งมีอุณหภูมิประมาณ 10-20 เคลวิน ซึ่งใกล้เคียงกับศูนย์สัมบูรณ์ ในดาราจักรไม่มีอุณหภูมิที่ต่ำกว่าอีกต่อไป เนื่องจากส่วนที่เหลือของกาแลคซีได้รับความร้อนขึ้นหนึ่งองศาหรืออีกระดับหนึ่งจากการแผ่รังสีของดาวฤกษ์

อย่างไรก็ตาม ในอวกาศระหว่างดาราจักร อุณหภูมิยังต่ำกว่าในเมฆโมเลกุลซึ่งอยู่ไกลจากแหล่งกำเนิดรังสีด้วยซ้ำ กาแลคซีต่างๆ ถูกแยกออกจากกันด้วยความว่างเปล่านับล้านปีแสง และรังสีเดียวที่เข้าถึงทุกมุมของอวกาศก็คือรังสีไมโครเวฟที่หลงเหลือจากบิ๊กแบง เนื่องจากคลื่นไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาล อุณหภูมิในอวกาศระหว่างดาราจักรจึงไม่ลดลงต่ำกว่า 2.73 K เมื่อมองแวบแรก อาจดูเหมือนว่าอุณหภูมิจะเย็นลงไม่ได้ แต่ในความเป็นจริงแล้ว ยังห่างไกลจากกรณีนี้

ถ้าจะให้แม่นยำยิ่งขึ้น ในทางทฤษฎีแล้ว มันอาจจะเย็นกว่าก็ได้ เพื่อให้อุณหภูมิในอวกาศอวกาศลดลงต่ำกว่า 2.73 เคลวิน จำเป็นต้องรอให้เอกภพขยายตัวเล็กน้อย การขยายตัวนี้กำลังเกิดขึ้นแล้ว - จักรวาลกำลังขยายตัวด้วยความเร็วประมาณ 770 กิโลเมตรต่อวินาทีมากกว่า 3.26 ล้านปีแสง ในปัจจุบัน อายุของจักรวาลอยู่ที่ 13.78 พันล้านปี และเมื่อมันมีอายุมากขึ้นสองเท่า การแผ่รังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาลจะสามารถรักษาอุณหภูมิให้อยู่เหนือศูนย์สัมบูรณ์ได้เพียง 1 องศาเท่านั้น

และข่าวที่ไม่คาดคิดที่สุดจากนักวิทยาศาสตร์: สถานที่ที่เย็นที่สุดในจักรวาลสามารถพบได้ในขณะนี้และไม่ไกลจากโลกมากนัก - ในเนบิวลาบูมเมอแรงซึ่งอยู่ห่างจากโลกของเราเพียง 5,000 ปีแสง

ในใจกลางเนบิวลานี้มีดาวฤกษ์ที่กำลังจะตายซึ่งในอดีตเคยเป็นดาวแคระเหลืองเช่นเดียวกับดวงอาทิตย์ เช่นเดียวกับดาวดวงอื่นๆ ในสเปกตรัมเดียวกัน มันกลายเป็นดาวยักษ์แดงและจบลงที่ระบบที่เกิดจากดาวแคระขาวและเนบิวลาก่อนดาวเคราะห์ที่อยู่รอบๆ ดาวฤกษ์นั้น

เนบิวลาดาวเคราะห์มักเรียกว่าเศษของส่วนนอกของดาวยักษ์แดง ซึ่งถูกดาวฤกษ์พุ่งออกมาในช่วงเวลาที่ใจกลางของมันหดตัวจนมีขนาดเท่าดาวแคระขาว แต่ก่อนที่จะกลายเป็นเนบิวลาดาวเคราะห์ ดาวแคระแดงก็จะกลายเป็นเนบิวลาก่อนดาวเคราะห์ไปสักระยะหนึ่ง หากเงื่อนไขที่จำเป็นทั้งหมดเกิดขึ้น อุณหภูมิในเนบิวลาอาจลดลงต่ำกว่าอุณหภูมิต่ำสุดในจักรวาล นักดาราศาสตร์ชาวอินเดีย Ravendra Sahai ได้ข้อสรุปที่คล้ายกัน เร็วกว่าที่ทีมงานของเขาสร้างแผนที่อุณหภูมิของเนบิวลาบูมเมอแรง และเริ่มเชื่อว่าที่นั่นหนาวมากจริงๆ

เนบิวลาบูมเมอแรงเป็นสถานที่ที่หนาวที่สุดในจักรวาล
ภาพ: อีเอสเอ/นาซา

เนบิวลาก่อนดาวเคราะห์จะปรากฏขึ้นเมื่ออุณหภูมิในแกนกลางของดาวเพิ่มขึ้น แต่ในขณะเดียวกัน สสารรอบนอกก็เริ่มแยกตัวออกจากกัน กระบวนการนี้เกิดขึ้นจากการพ่นกระแสพลาสมาหลายครั้งที่เริ่มต้นในชั้นนอกของสสารดาวฤกษ์ ตามมาตรฐานจักรวาล กระแสเหล่านี้มีอยู่ในช่วงเวลาสั้น ๆ เพียงไม่กี่พันปีเท่านั้น หากพลาสมาในกระแสไหลเคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว (และนี่คือกรณีของเนบิวลาบูมเมอแรง) การสูญเสียสสารจากดาวฤกษ์ก็จะเกิดขึ้นในอัตราที่สูง ต้องขอบคุณความเร็วอันมหาศาลนี้ที่ทำให้บริเวณเหล่านั้นปรากฏในเนบิวลาซึ่งมีอุณหภูมิไม่เกิน 0.5 เคลวิน ซึ่งต่ำกว่าอุณหภูมิที่อื่นใดในจักรวาลอย่างมาก

และทั้งหมดเป็นเพราะพลังงานความร้อนของโมเลกุลกลายเป็นพลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่ซึ่งทำให้อากาศเย็นลง

ไม่พบลิงก์ที่เกี่ยวข้อง

สารที่อยู่ในอันดับหนึ่งในรายการนี้ไม่มีมานานเกือบ 15 พันล้านปีแล้ว และอันดับที่สองคือโลกของเรา ซึ่งมีเครื่องเร่งอนุภาคใกล้กับเมืองเจนีวา ซึ่งในปี 2012 มีอุณหภูมิที่สูงกว่าที่จักรวาลไม่เคยรู้จักมาก่อนนับตั้งแต่กาลเริ่มต้น

ในบทความนี้:

1. บิ๊กแบง

ไม่น่าเป็นไปได้ที่บันทึกอุณหภูมินี้จะถูกทำลาย ในขณะที่เกิด จักรวาลของเรามีอุณหภูมิประมาณ 1,032 K และคำว่า "ช่วงเวลา" เราหมายถึงที่นี่ไม่ใช่วินาที แต่เป็นหน่วยเวลาของพลังค์เท่ากับ 5 10-44 วินาที ในช่วงเวลาอันสั้นอันแสนสั้นนี้ จักรวาลร้อนมากจนเราไม่รู้ว่ามันมีกฎอะไรอยู่ แม้แต่อนุภาคมูลฐานก็ไม่มีอยู่ในพลังงานดังกล่าว

2. รถถัง

อันดับที่สองในรายการสถานที่ที่ร้อนแรงที่สุด (หรือช่วงเวลาในกรณีนี้ไม่มีความแตกต่าง) รองจากบิ๊กแบงคือดาวเคราะห์สีน้ำเงินของเรา ในปี 2012 ที่เครื่องชนแฮดรอนขนาดใหญ่ นักฟิสิกส์ชนไอออนหนักด้วยความเร่งถึง 99% ของความเร็วแสง และในช่วงเวลาสั้นๆ ก็ได้รับอุณหภูมิ 5.5 ล้านล้านเคลวิน (5 * 1,012) (หรือองศาเซลเซียส - บนสเกลดังกล่าวก็เหมือนเดิม สิ่ง).

3. ดาวนิวตรอน

1,011 K คืออุณหภูมิภายในดาวนิวตรอนแรกเกิด สารที่อุณหภูมินี้ไม่ได้คล้ายกับรูปแบบที่เราคุ้นเคยเลย ภายในดาวนิวตรอนประกอบด้วย “ซุป” ที่เดือดปุดๆ ซึ่งประกอบด้วยอิเล็กตรอน นิวตรอน และองค์ประกอบอื่นๆ ในเวลาเพียงไม่กี่นาที ดาวดวงนี้จะเย็นลงเหลือ 10 9 K และในช่วงร้อยปีแรกของการดำรงอยู่ของมัน - ตามลำดับความสำคัญ

4. การระเบิดของนิวเคลียร์

อุณหภูมิภายในลูกไฟของการระเบิดนิวเคลียร์อยู่ที่ประมาณ 20,000 เคลวิน ซึ่งสูงกว่าอุณหภูมิพื้นผิวของดาวฤกษ์ในแถบลำดับหลักส่วนใหญ่

5. ดาวฤกษ์ที่ร้อนที่สุด (ยกเว้นดาวนิวตรอน)

อุณหภูมิพื้นผิวของดวงอาทิตย์อยู่ที่ประมาณหกพันองศา แต่นี่ไม่ใช่ขีดจำกัดของดาวฤกษ์ ดาวฤกษ์ที่ร้อนที่สุดที่รู้จักในปัจจุบัน WR 102 ในกลุ่มดาวราศีธนู มีความร้อนสูงถึง 210,000 เคลวิน ซึ่งร้อนกว่าการระเบิดปรมาณูสิบเท่า มีดาวร้อนดังกล่าวค่อนข้างน้อย (พบประมาณร้อยดวงในทางช้างเผือก และจำนวนเท่ากันในกาแลคซีอื่น) มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 10-15 เท่าและสว่างกว่านั้นมาก

นักจักรวาลวิทยาบางคนแย้งว่าจุดเยือกแข็งของโบราณวัตถุนั้นเป็นรอยประทับของจักรวาลคู่ขนานที่เกี่ยวพันกับจักรวาลของเรา

Eridanus Supervoid หรือ "จุดเย็น" เป็นบริเวณพิเศษในกลุ่มดาว Eridanus ซึ่งมีอุณหภูมิ CMB ต่ำอย่างไม่น่าเชื่อ ซึ่งเย็นกว่าอุณหภูมิ CMB เฉลี่ยในจักรวาลทั้งหมดถึง 70 μK ซึ่งผลิตโดยโฟตอน CMB การเบี่ยงเบนของอุณหภูมิ 0.00015 องศาเซลเซียสอาจหมายความว่า "จุดเย็น" นั้นเป็นช่องว่างพิเศษ ซึ่งเป็นช่องว่างระหว่างเส้นใยดาราจักร ในภูมิภาคเอริดานัส ซุปเปอร์โมฆะ แทบไม่มีแหล่งกำเนิดวิทยุใดที่สามารถก่อให้เกิดรังสีได้ ซึ่งหมายความว่าไม่มีกาแลคซีหรือกระจุกกาแลคซีในบริเวณพื้นที่นี้

ขนาดของ "รู" เชิงพื้นที่นี้มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณหนึ่งพันล้านปีแสง มันสามารถบรรจุกาแลคซีได้มากกว่า 10,000 แห่งได้อย่างง่ายดาย สันนิษฐานว่าไม่เพียงแต่สสารธรรมดาหายไปที่นี่ แต่ยังรวมถึงสสารมืดสมมุติด้วย ตามสมมติฐานนี้ Eridanus Supervoid อาจมีพลังงานมืดหรือสุญญากาศในอวกาศ

จากข้อมูลล่าสุดที่นักวิทยาศาสตร์ได้รับ สสารธรรมดาซึ่งประกอบด้วยอนุภาคมูลฐานที่รู้จักทั้งหมดนั้น ก่อให้เกิดพลังงาน 5% ของพลังงานทั้งหมดในจักรวาล สสารมืดและธรรมดาคิดเป็นเพียง 1/3 ของพลังงานทั้งหมดของจักรวาล ตามทฤษฎีที่ว่าจักรวาลขยายตัวอย่างต่อเนื่อง นักจักรวาลวิทยาตัดสินใจว่านอกเหนือจากแรงดึงดูดแรงโน้มถ่วงในธรรมชาติแล้ว ยังมีแรงผลักจากแรงโน้มถ่วงอีกด้วย - แรงต้านแรงโน้มถ่วง

นักดาราศาสตร์ยอมรับว่าพลังงานมืดเป็น "ตัวขับเคลื่อน" หลักของการขยายตัวของจักรวาล ดังนั้นพลังงานที่เหลืออีก 2/3 ของจักรวาลจึงน่าจะมาจากสสารนี้ ตามทฤษฎีแล้ว สารพาหะของพลังงานมืดในจักรวาลคือสภาพแวดล้อมทางกายภาพสากล บางทีมันอาจจะอยู่ภายใน "หลุม" เช่น Eridanus Supervoid กันแน่?

ควรสังเกตว่ามีช่องว่างดังกล่าวอยู่บ้างในจักรวาล เช่น โซนในกลุ่มดาวอีริดานัส วิทยาศาสตร์สมัยใหม่รู้จัก supervoids สองสามโหล ซึ่งก็คือช่องว่าง ซึ่งความหนาแน่นของสสารจักรวาลต่ำกว่าค่าเฉลี่ยในจักรวาล supervoid ของ Eridani สามารถอ้างได้ว่าเป็นโมฆะที่ใหญ่ที่สุดในบรรดาทั้งหมด โดยมีสสารน้อยกว่าส่วนที่เหลือของจักรวาล 20% มีอะไรอยู่ใน "หลุม" นี้ได้บ้าง?

นักจักรวาลวิทยาบางคนแย้งว่าจุดเยือกแข็งของโบราณวัตถุนั้นเป็นรอยประทับของจักรวาลคู่ขนานที่เกี่ยวพันกับจักรวาลของเรา คนอื่นเชื่อว่าภาพจริงดูแตกต่างออกไป supervoid ของ Eridani อาจเป็นกลุ่มของช่องว่างขนาดเล็กกว่ามาก แต่ละช่องล้อมรอบด้วยกาแลคซี สมมติฐานนี้สอดคล้องกับทฤษฎี Multiverses ซึ่งกล่าวว่าจักรวาลของเรามีอยู่ใน "ฟองสบู่" สมมุติ ในขณะที่โลกคู่ขนานพัฒนาภายใน "ฟองสบู่" ของมันเอง ถ้าการวิเคราะห์รังสีไมโครเวฟพื้นหลังคอสมิกพื้นหลังพิสูจน์ความถูกต้องของทฤษฎีนี้ Eridani Supervoid ก็อาจกลายเป็นหลักฐานยืนยันความจริงได้

เรื่องของจักรวาลของเราได้รับการจัดระเบียบอย่างมีโครงสร้างและก่อให้เกิดปรากฏการณ์ที่หลากหลายในระดับต่างๆ โดยมีคุณสมบัติทางกายภาพที่แตกต่างกันมาก คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งคืออุณหภูมิ เมื่อรู้ตัวบ่งชี้นี้และการใช้แบบจำลองทางทฤษฎีเราสามารถตัดสินลักษณะเฉพาะของร่างกายได้หลายอย่าง - สภาพโครงสร้างอายุ

การแพร่กระจายของค่าอุณหภูมิสำหรับองค์ประกอบต่างๆ ที่สังเกตได้ของจักรวาลนั้นมีขนาดใหญ่มาก ดังนั้นค่าธรรมชาติที่ต่ำที่สุดจึงถูกบันทึกไว้สำหรับเนบิวลาบูมเมอแรงและมีค่าเพียง 1 K อุณหภูมิสูงสุดในจักรวาลที่ทราบในปัจจุบันคือเท่าใด และคุณลักษณะต่างๆ ของเนบิวลาบ่งชี้ว่าเป็นอย่างไร ขั้นแรก เรามาดูกันว่านักวิทยาศาสตร์กำหนดอุณหภูมิของวัตถุในจักรวาลที่อยู่ห่างไกลได้อย่างไร

สเปกตรัมและอุณหภูมิ

นักวิทยาศาสตร์ได้รับข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับดวงดาวที่อยู่ห่างไกล เนบิวลา และกาแลคซีโดยการศึกษาการแผ่รังสีของพวกมัน ขึ้นอยู่กับช่วงความถี่ของสเปกตรัมที่มีการแผ่รังสีสูงสุด อุณหภูมิจะถูกกำหนดเป็นตัวบ่งชี้พลังงานจลน์เฉลี่ยที่อนุภาคในร่างกายครอบครอง เนื่องจากความถี่ของการแผ่รังสีเกี่ยวข้องโดยตรงกับพลังงาน ดังนั้นอุณหภูมิที่สูงที่สุดในจักรวาลจึงควรสะท้อนถึงพลังงานที่ยิ่งใหญ่ที่สุดตามลำดับ

ยิ่งความถี่สูงเท่าใด ความเข้มของรังสีสูงสุดจะมีลักษณะเฉพาะเท่านั้น ร่างกายที่อยู่ระหว่างการศึกษาก็จะยิ่งร้อนมากขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม สเปกตรัมเต็มรูปแบบของรังสีถูกกระจายไปในขอบเขตที่กว้างมาก และจากคุณลักษณะของบริเวณที่มองเห็นได้ ("สี") เราสามารถสรุปข้อสรุปทั่วไปบางอย่างเกี่ยวกับอุณหภูมิ เช่น ของดาวฤกษ์ได้ การประเมินขั้นสุดท้ายขึ้นอยู่กับการศึกษาสเปกตรัมทั้งหมด โดยคำนึงถึงแถบการปล่อยและการดูดซับ

ระดับสเปกตรัมของดาวฤกษ์

จากลักษณะทางสเปกตรัม รวมทั้งสี สิ่งที่เรียกว่าการจำแนกดาวฤกษ์ในฮาร์วาร์ดจึงได้รับการพัฒนา ประกอบด้วยคลาสหลักเจ็ดคลาส กำหนดโดยตัวอักษร O, B, A, F, G, K, M และคลาสเพิ่มเติมอีกหลายคลาส การจำแนกประเภทของฮาร์วาร์ดสะท้อนถึงอุณหภูมิพื้นผิวของดวงดาว ดวงอาทิตย์ซึ่งมีโฟโตสเฟียร์ถูกทำให้ร้อนถึง 5,780 K จัดอยู่ในกลุ่มดาว G2 สีเหลือง ดาวสีน้ำเงินที่ร้อนที่สุดคือคลาส O ดาวที่เย็นที่สุดคือดาวสีแดงและอยู่ในคลาส M

การจำแนกประเภทของฮาร์วาร์ดได้รับการเสริมด้วยการจำแนกประเภท Yerkes หรือ Morgan-Keenan-Kellman (IKK - ตามชื่อของนักพัฒนา) ซึ่งแบ่งดาวฤกษ์ออกเป็นแปดระดับความส่องสว่างตั้งแต่ 0 ถึง VII ซึ่งเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับมวลของดาว - จากดาวยักษ์ใหญ่มาก ถึงดาวแคระขาว ดวงอาทิตย์ของเราเป็นดาวแคระคลาส V

ใช้ร่วมกันเป็นแกนซึ่งมีการพล็อตค่าสี - อุณหภูมิและค่าสัมบูรณ์ - ความส่องสว่าง (ระบุมวล) ทำให้สามารถสร้างกราฟหรือที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อแผนภาพ Hertzsprung-Russell ซึ่งสะท้อนถึงลักษณะหลัก ของดวงดาวที่มีความสัมพันธ์กัน

ดาราสุดฮอต

แผนภาพแสดงให้เห็นว่าส่วนที่ร้อนแรงที่สุดคือดาวยักษ์สีน้ำเงิน ยักษ์ซุปเปอร์ และยักษ์ยักษ์ พวกมันเป็นดาวฤกษ์ที่มีมวลมาก ส่องสว่าง และมีอายุสั้น ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ในระดับความลึกดำเนินไปอย่างเข้มข้น ทำให้เกิดความส่องสว่างมหาศาลและอุณหภูมิที่สูงมาก ดาวดังกล่าวจัดอยู่ในประเภท B และ O หรือประเภทพิเศษ W (โดดเด่นด้วยเส้นการแผ่รังสีที่กว้างในสเปกตรัม)

ตัวอย่างเช่น Eta Ursa Major (อยู่ที่ "ปลายด้ามจับ" ของถัง) ซึ่งมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 6 เท่า ส่องสว่างอย่างมีพลังมากกว่า 700 เท่า และมีอุณหภูมิพื้นผิวประมาณ 22,000 K. Zeta Orionis - ดาว Alnitak - ซึ่งมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 28 เท่า ชั้นนอกถูกให้ความร้อนถึง 33,500 K และอุณหภูมิของดาวยักษ์ยักษ์ที่มีมวลและความส่องสว่างสูงสุดที่รู้จัก (มีพลังมากกว่าดวงอาทิตย์ของเราอย่างน้อย 8.7 ล้านเท่า) - R136a1 ในเมฆแมเจลแลนใหญ่ - อยู่ที่ประมาณ 53,000 เคลวิน

อย่างไรก็ตามโฟโตสเฟียร์ของดวงดาวไม่ว่าพวกมันจะร้อนแค่ไหนก็ไม่สามารถทำให้เราทราบถึงอุณหภูมิที่สูงที่สุดในจักรวาลได้ ในการค้นหาบริเวณที่ร้อนกว่า เราต้องพิจารณาภายในดวงดาวต่างๆ

เตานิวเคลียร์แสนสาหัสแห่งอวกาศ

ในแกนกลางของดาวฤกษ์มวลมากที่ถูกบีบอัดด้วยความดันมหาศาล อุณหภูมิที่สูงมากจะพัฒนาขึ้น ซึ่งเพียงพอสำหรับการสังเคราะห์นิวเคลียสของธาตุต่างๆ จนถึงเหล็กและนิกเกิล ดังนั้นการคำนวณสำหรับดาวยักษ์สีน้ำเงิน, supergiants และไฮเปอร์ไจแอนต์ที่หายากมากทำให้พารามิเตอร์นี้มีขนาด 10 9 K - หนึ่งพันล้านองศาเมื่อสิ้นสุดอายุของดาวฤกษ์

โครงสร้างและวิวัฒนาการของวัตถุดังกล่าวยังไม่ได้รับการศึกษาที่ดีพอ ดังนั้น แบบจำลองของพวกมันจึงยังห่างไกลจากความสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม เป็นที่ชัดเจนว่าดาวทุกดวงที่มีมวลมาก ไม่ว่าพวกมันจะอยู่ในประเภทสเปกตรัมใดก็ตาม เช่น ดาวยักษ์แดง ควรมีแกนกลางที่ร้อนมาก แม้ว่ากระบวนการที่เกิดขึ้นภายในดาวฤกษ์จะมีความแตกต่างอย่างไม่ต้องสงสัย แต่พารามิเตอร์สำคัญที่กำหนดอุณหภูมิของแกนกลางก็คือมวล

เศษดาวฤกษ์

ในกรณีทั่วไป ชะตากรรมของดาวฤกษ์—วิธีที่ดาวฤกษ์สิ้นสุดเส้นทางชีวิต—ขึ้นอยู่กับมวลของมัน ดาวฤกษ์มวลต่ำเช่นดวงอาทิตย์ซึ่งใช้ไฮโดรเจนหมดแล้วจะสูญเสียชั้นนอกของพวกมัน หลังจากนั้นสิ่งที่เหลืออยู่ของดาวฤกษ์ก็คือแกนกลางเสื่อมถอยซึ่งไม่สามารถเกิดปฏิกิริยาฟิวชันนิวเคลียร์แสนสาหัสได้อีกต่อไป นั่นคือดาวแคระขาว โดยทั่วไปชั้นบางๆ ด้านนอกของดาวแคระขาวอายุน้อยจะมีอุณหภูมิสูงถึง 200,000 เคลวิน และลึกกว่านั้นคือแกนกลางของอุณหภูมิความร้อนคงที่ซึ่งร้อนถึงหลายสิบล้านองศา วิวัฒนาการต่อไปของดาวแคระประกอบด้วยการค่อยๆ เย็นลง

ดาวยักษ์เผชิญกับชะตากรรมที่แตกต่าง - การระเบิดของซูเปอร์โนวาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเป็นค่าลำดับ 10 11 K ในระหว่างการระเบิด การสังเคราะห์นิวเคลียสขององค์ประกอบหนักจะเป็นไปได้ ผลลัพธ์อย่างหนึ่งของปรากฏการณ์นี้คือดาวนิวตรอนซึ่งมีขนาดกะทัดรัดมาก หนาแน่นมาก และมีโครงสร้างที่ซับซ้อนเหลืออยู่ของดาวที่ตายแล้ว เมื่อแรกเกิด อุณหภูมิจะร้อนพอๆ กัน สูงถึงหลายร้อยพันล้านองศา แต่จะเย็นลงอย่างรวดเร็วเนื่องจากการแผ่รังสีนิวตริโนที่รุนแรง แต่ดังที่เราจะได้เห็นในภายหลัง แม้แต่ดาวนิวตรอนที่เกิดใหม่ก็ไม่ใช่สถานที่ที่มีอุณหภูมิสูงที่สุดในจักรวาล

วัตถุแปลกปลอมที่อยู่ห่างไกล

มีวัตถุอวกาศประเภทหนึ่งที่ค่อนข้างห่างไกล (และเก่าแก่) โดยมีอุณหภูมิที่สูงมาก ตามมุมมองสมัยใหม่ควาซาร์เป็นอุปกรณ์ที่มีจานสะสมพลังงานอันทรงพลังซึ่งเกิดจากสสารที่ตกลงไปบนมันในเกลียว - ก๊าซหรือพลาสมาอย่างแม่นยำยิ่งขึ้น จริงๆ แล้ว นี่คือนิวเคลียสของดาราจักรกัมมันต์ที่อยู่ในขั้นก่อตัว

ความเร็วของการเคลื่อนที่ของพลาสมาในดิสก์นั้นสูงมากจนได้รับความร้อนจากแรงเสียดทานจนถึงอุณหภูมิที่สูงเป็นพิเศษ สนามแม่เหล็กรวบรวมรังสีและส่วนหนึ่งของสสารดิสก์เป็นลำแสงขั้วโลกสองลำ - เจ็ตที่พุ่งออกมาโดยควอซาร์สู่อวกาศ นี่เป็นกระบวนการที่ใช้พลังงานสูงมาก ความส่องสว่างของควาซาร์โดยเฉลี่ยสูงกว่าความส่องสว่างของดาวฤกษ์ที่ทรงพลังที่สุด R136a1 ถึง 6 เท่า

แบบจำลองทางทฤษฎีอนุญาตให้ควาซาร์มีอุณหภูมิที่มีประสิทธิภาพ (นั่นคือ มีอยู่ในวัตถุสีดำสนิทที่เปล่งแสงด้วยความสว่างเท่ากัน) ไม่เกิน 500 พันล้านองศา (5 × 10 11 K) อย่างไรก็ตาม การศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้เกี่ยวกับควอซาร์ใกล้เคียง 3C 273 นำไปสู่ผลลัพธ์ที่ไม่คาดคิด: จาก 2 × 10 13 ถึง 4 × 10 13 K - นับสิบล้านล้านเคลวิน ค่านี้เทียบได้กับอุณหภูมิที่เกิดขึ้นในเหตุการณ์การปล่อยพลังงานสูงสุดที่ทราบ นั่นคือการระเบิดของรังสีแกมมา จนถึงขณะนี้ นี่คืออุณหภูมิที่สูงที่สุดในจักรวาลเท่าที่เคยมีการบันทึกมา

ร้อนแรงที่สุดของทั้งหมด

โปรดทราบว่าเราเห็นควาซาร์ 3C 273 เหมือนเมื่อประมาณ 2.5 พันล้านปีก่อน ดังนั้น ยิ่งเรามองไปในอวกาศไกลออกไป ยุคอดีตที่ห่างไกลก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ในการค้นหาวัตถุที่ร้อนแรงที่สุด เรามีสิทธิ์ที่จะมองไปรอบ ๆ จักรวาลไม่เพียงแต่ในอวกาศเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเวลาด้วย

หากเรากลับไปสู่ช่วงเวลาที่มันเกิด - ประมาณ 13.77 พันล้านปีก่อนซึ่งเป็นไปไม่ได้ที่จะสังเกต - เราจะพบจักรวาลที่แปลกใหม่โดยสิ้นเชิงในการอธิบายว่าจักรวาลวิทยาใดเข้าใกล้ขีด จำกัด ของความสามารถทางทฤษฎีของมันซึ่งเกี่ยวข้องกับขีด จำกัด ของ การประยุกต์ทฤษฎีฟิสิกส์สมัยใหม่

คำอธิบายของจักรวาลเป็นไปได้โดยเริ่มจากอายุที่สอดคล้องกับเวลาพลังค์ 10 -43 วินาที วัตถุที่ร้อนแรงที่สุดในยุคนี้คือจักรวาลของเรานั่นเอง โดยมีอุณหภูมิพลังค์อยู่ที่ 1.4 × 10 32 K และตามแบบจำลองสมัยใหม่ของการกำเนิดและวิวัฒนาการของมันก็คืออุณหภูมิสูงสุดในจักรวาลที่เคยเกิดขึ้นและเป็นไปได้ .

นักวิทยาศาสตร์จากรัสเซียค้นพบวัตถุที่น่าทึ่งในความกว้างใหญ่ของจักรวาล - ควาซาร์ซึ่งได้รับดัชนี 3C 273 วัตถุนี้น่าสนใจเนื่องจากมีอุณหภูมิสูงจนไม่สามารถอธิบายได้ด้วยทฤษฎีทางกายภาพที่มีอยู่

ควาซาร์ก็เหมือนกับหลุมดำ เป็นวัตถุที่มีการศึกษาน้อยในอวกาศซึ่งเป็นที่สนใจของนักดาราศาสตร์เป็นอย่างมาก นักวิทยาศาสตร์สามารถค้นหาควาซาร์ใหม่ในกลุ่มดาวราศีกันย์ได้ หลังจากการศึกษาอย่างละเอียดพบว่า 3C 273 มีอุณหภูมิมหาศาลอยู่ในช่วง 10 ถึง 40 ล้านล้านองศาเซลเซียส! นักวิทยาศาสตร์เป็นเพราะการจำกัดอุณหภูมิดังกล่าวเกินกว่าความรู้ทางกายภาพของเรา

ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าแกนควาซาร์มีอุณหภูมิไม่เกิน 500 พันล้านองศา แต่ 3C 273 "ทำลาย" การคำนวณทางวิทยาศาสตร์ทั้งหมดและทำให้โลกการศึกษาตกอยู่ในอาการมึนงง “สิ่งนี้ไม่เห็นด้วยกับการคำนวณของเราเลย เรายังไม่พบคำตอบปกติว่าทำไมวัตถุนี้ เป็นไปได้มากว่าเรากำลังเข้าสู่ยุคใหม่ของการสำรวจจักรวาล” นักวิจัยจากรัสเซีย เอ็น. คาร์ดาเชฟ กล่าว

ควาซาร์นั้นมหัศจรรย์มากเพราะมันปล่อยแสงจำนวนมหาศาล วัตถุบางชนิดสามารถผลิตรังสีที่มากกว่าดาวฤกษ์ใดๆ ในกาแล็กซีของเรา! มีทฤษฎีที่บอกว่าควาซาร์เป็น "ระยะ" แรกของกาแลคซีใหม่ที่เติบโตเนื่องจากการดูดกลืนสสารโดยหลุมดำ

วัตถุที่ร้อนที่สุดในจักรวาลตั้งอยู่ไกลออกไปด้วยความเร็วแสงซึ่งสามารถเข้าถึงได้ภายใน 2.44 พันล้านปีเท่านั้น