Найден самый горячий объект в космосе
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 весьма озадачены, 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 настолько горяч. 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 удалении от Земли, со скоростью света добраться до него можно только через 2,44 миллиарда лет.
Кстати, другая исследовательская группа выяснила, что масса самой тяжелой черной дыры не может превышать 50 миллиардов масс нашего светила. Посмотрим, подтвердятся ли эти предположения, или когда-нибудь астрономы обнаружат черную дыру, превышающую эти параметры, и ученым снова придется пересматривать свои знания об устройстве Вселенной.
Источник
Самая горячая планета во Вселенной
На сегодняшний день астрономами открыты тысячи самых разных планет у других звёзд. И хотя наши, имеющиеся в Солнечной системе, изучены гораздо лучше, но и про эти далекие известно довольно много. Конечно, многие данные получены путём моделирования и расчётов – отправить туда зонды или даже увидеть сами планеты в телескоп невозможно.
Однако астрономы могут определять размеры этих экзопланет и параметры их орбит, а также делать некоторые выводы по их составу и условиям на них. Поэтому можно сравнить, например, какая самая горячая планета во Вселенной. Конечно, всю Вселенную мы охватить вряд ли когда-нибудь сможем, но хотя бы изученную часть вполне можно.
Итак, давайте посмотрим, какая же самая горячая планета известна на сегодняшний день.
Самая горячая планета в Солнечной системе
Самая близкая к Солнцу планета в нашей Солнечной системе – Меркурий. Расстояние от него до пышущей жаром поверхности звезды – всего около 70 миллионов километров в самой дальней точке, и это вдвое ближе, чем Земля. А в ближайшей точке это расстояние и вовсе сокращается до 46 миллионов километров – втрое ближе, чем от Земли до Солнца.
Конечно же, поверхность Меркурия должна быть раскалена чуть ли не докрасна и это наверняка самая горячая планета Солнечной системы! Но это не так.
Конечно, поверхность Меркурия на дневной стороне сильно нагревается – до +350 градусов по Цельсию. Но она очень рыхлая и обладает хорошими теплоизолирующими свойствами, поэтому уже на глубине в 1 метр температура составляет всего +75 градусов. Так что Меркурий вовсе не раскалён докрасна. Тем более, у него нет атмосферы, которая бы хоть немного задерживала тепло у поверхности, и она тут же остывает до глубокого минуса, как только попадает в тень.
Самое горячее место на Меркурии – около экватора, где Солнце светит прямо с зенита. Там поверхность может нагреваться до +427 градусов по Цельсию, когда планета находится в ближайшей к Солнцу точке. Более высоких температур там нет.
А теперь переместимся на Венеру и посмотрим, что творится там. Эта планета имеет толстую атмосферу и мощнейший парниковый эффект. Так вот, средняя температура на поверхности в этом сумрачном мире составляет +467 градусов по Цельсию. Средняя – значит, бывает и пожарче. И это больше, чем на Меркурии, хотя Венера находится от Солнца дальше.
Поверхность Венеры. Фото советской автоматической станции «Венера-13».
Поэтому Венера – самая горячая планета в Солнечной системе, со средней температурой на поверхности в +467 0 C. Более высоких температур нет ни на одной другой планете.
Самая горячая планета во Вселенной
А теперь давайте обратим взор на другие звёздные системы и их планеты. Там есть гораздо более странные миры, чем в Солнечной системе.
В 2016 году у горячей звезды KELT-9 с температурой поверхности около 10000 градусов, в созвездии Лебедя, была обнаружена планета. Нас от неё отделяет 620 световых лет, но интересно не это.
Сама планета KELT-9b очень большая – она в 2.88 раз тяжелее Юпитера и вдвое больше его, но при этом от звезды её отделяет всего 4.5 миллионов километров. Сравните – Меркурий от Солнца даже в ближайшей точке удалён на 46 миллионов километров. То есть эта планета буквально несётся с огромной скоростью над очень горячей звездой! Полный оборот по орбите она совершает всего за 1.48 суток!
Так может выглядеть самая горячая планета во Вселенной — KELT-9b. Иллюстрация.
Так вот, из-за такой близости к горячей звезде температура самой планеты должна составлять примерно 4300 0 С. Для сравнения – поверхности Солнца горячее её «всего» на 1200 градусов. А некоторые звёзды гораздо холоднее этой планеты.
Очень высокая температура на этой планете была подтверждена. Учёные с помощью спектрографа обнаружили у неё спектральные линии ионизированного железа и титана – эти элементы там просто испаряются. Но на теневой стороне они вполне могут конденсироваться в облака и тогда там может идти металлический дождь! Да, странно, но вполне возможно.
Кстати, такие огромные газовые гиганты из-за большой температуры раздуваются еще больше, чем они могли быть в обычной обстановке. Так, планета KELT-9b вдвое больше Юпитера, но при этом и плотность её вдвое меньше. То есть, если её убрать от звезды подальше, то она остынет и сожмётся до размеров и плотности Юпитера.
Кроме того, из-за близости к звезде такие планеты испытывают мощнейшее воздействие звёздного ветра, буквально сдувающего с них верхние слои атмосферы. Поэтому они быстро теряют своё вещество и становятся меньше и легче. А на теневой стороне от них тянется газовый хвост, как у кометы.
KELT-9b – самая горячая планета во Вселенной, известная на сегодняшний день. При температуре в 4300 градусов по Цельсию она даже горячее некоторых звёзд.
Вот такие интересные вещи встречаются в космосе.
Источник
Самая высокая температура во Вселенной. Спектральные классы звезд
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. Это квазары. По современным воззрениям, квазар представляет собой сверхмассивную черную дыру, 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.
Источник