Milyen hideg a világűr? – meg fog lepődni a válaszon

Vágólapra másolva!
Elsőre egyszerű kérdésnek tűnik, a válasz azonban korántsem ennyire könnyű, és nem is egyetlen szám. A hőmérséklet ugyanis nem más, mint az anyagi részecskék mozgási energiájának mértéke, márpedig az űr nagy részében alig található anyag, így önmagában saját hőmérséklete sincs. Ezért a hőmérséklet fogalma az Univerzumban egészen mást jelent, mint a Föld felszínén.
Vágólapra másolva!

Mivel a világűrben alig van anyag, a hő nem tud úgy terjedni, mint a Földön. Ha egy tárgyat az űrbe helyezünk, annak hőmérsékletét az határozza meg, mennyi sugárzást kap a környezetétől, és milyen hatékonyan nyeli el, illetve sugározza ki ezt az energiát. Egy csillag közelében felmelegszik, árnyékban viszont gyorsan lehűl. Ez azonban mindig az adott tárgy és környezete közötti egyensúlyt jelenti, nem pedig az „űr hőmérsékletét”.

A hőmérséklet a világűrben mást jelent, mint a Földön
A hőmérséklet a világűrben mást jelent, mint a Földön
Fotó: JONATHAN RAA / NurPhoto

A világegyetem legalacsonyabb és legmagasabb hőmérséklete

Az Univerzumban rendkívül széles skálán mozognak a hőmérsékletek. A természetben előforduló legalacsonyabb értéket 1995-ben mérték a Bumeráng-ködben, amely a Kentaur csillagképben található. Ez a gáz- és porfelhő egy haldokló csillagról szakadt le, és lassú tágulása miatt hőmérséklete mindössze –272 Celsius-fok, vagyis alig egy fokkal melegebb az elméleti minimumként ismert abszolút nullánál.

A másik végletet a világegyetem leghevesebb eseményei jelentik. Az ősrobbanást nem számítva a legmagasabb hőmérsékletek a gamma-kitörések során alakulhatnak ki, ahol az érték akár az ezermilliárd fokot is elérheti. A két szélsőség között folyamatosan változó, rendkívül összetett hőmérsékleti viszonyok uralkodnak, aszerint, hol vizsgálódunk.

Létezik-e végső alsó határ?

A fizikusok szerint igen. Az abszolút 0 fok, azaz a lehetséges hőmérséklet alsó határa –273,15 Celsius-fok, illetve egy másik, a fizikában használt skálán 0 Kelvin. Ennél hidegebb állapot nem létezhet, bármennyire is próbáljuk lehűteni az anyagot. Megközelíteni viszont lehetséges.

Érdekesség, hogy a világegyetem eddigi leghidegebb ismert „helye” nem a természetben, hanem egy laboratóriumban jött létre. 

Finnországban 2000-ben sikerült olyan hőmérsékletet előállítani, amely mindössze százbilliomod fokkal volt melegebb az abszolút nullánál.

Mennyi az Univerzum „átlaghőmérséklete”?

Ha mégis egyfajta általános hőmérsékletet szeretnénk megadni, a csillagászok gyakran a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzást tekintik irányadónak. Ennek hőmérséklete 2,735 Kelvin, vagyis –270,415 Celsius-fok.

Ez a sugárzás a világegyetem legősibb fénye, amely akkor keletkezett, amikor az Univerzum mintegy 380 ezer éves volt, és először vált átlátszóvá a fény számára. Az ősrobbanás elmélete szerint a világegyetem tágulásával ez a hőmérséklet fokozatosan csökken, hasonlóan egy táguló gáz lehűléséhez. A megfigyelések pontosan ezt támasztják alá: a sugárzás kibocsátásakor körülbelül 3000 Kelvin hőmérsékletű volt.

Newborn stars peek out from beneath their natal blanket of dust in this dynamic image of the Rho Ophiuchi dark cloud from the Spitzer Space Telescope. Located near the constellations Scorpius and Ophiuchus, the nebula is about 407 light years away from Earth. Rho Oph is a complex made up of a large main cloud of molecular hydrogen, a key molecule allowing new stars to form from cold cosmic gas, with two long streamers trailing off in different directions. This false-color image of Rho Oph's main cloud, Lynds 1688, was created with data from Spitzer's infrared array camera, which has the highest spatial resolution of Spitzer's three imaging instruments, and its multiband imaging photometer, best for detecting cooler materials. The multiple wavelengths reveal different aspects of the dust surrounding and between the embedded stars, yielding information about the stars and their birthplace. The colors in this image reflect the relative temperatures and evolutionary states of the various stars. The youngest stars are surrounded by dusty disks of gas from which they, and their potential planetary systems, are forming. These young disk systems show up as red in this image. Some of these young stellar objects are surrounded by their own compact nebulae. More evolved stars, which have shed their natal material, are blue. The extended white nebula in the center right of the image is a region of the cloud which is glowing in infrared light due to the heating of dust by bright young stars near the right edge of the cloud. Fainter multi-hued diffuse emission fills the image. The color of the nebulosity depends on the temperature, composition and size of the dust grains. Most of the stars forming now are concentrated in a filament of cold, dense gas that shows up as a dark cloud in the lower center and left side of the image against the bright background of the warm dust. (Photo by Stocktrek Images / StockTrek Images via AFP)
A Rho Ophiuchi  ködfelhő hőmérséklete 13-23 K között mozog, ami -250-260 Celsius foknak felel meg
Fotó: STOCKTREK IMAGES / StockTrek Images via AFP

Mi történik a vízzel az űrben?

Felmerül egy érdekes kérdés: ha az űr ilyen hideg, a víz azonnal megfagy-e? A válasz összetett. A folyékony víz fennmaradásához nemcsak megfelelő hőmérsékletre, hanem magas nyomásra is szükség van. Az űr vákuumában a nyomás gyakorlatilag megszűnik, ezért a víz először azonnal gőzzé válik, vagyis forrni kezd. Ezt követően a vízgőz gyorsan megfagy, és apró jégkristályokból álló köddé alakul.

  • Összefoglalva tehát a világegyetem hőmérséklete nem írható le egyetlen értékkel, hanem szélsőségek között ingadozó, folyamatosan változó jelenség – amely jól mutatja, mennyire összetett világ vesz körül bennünket kozmikus léptékben - jelent meg a BBC Sky at Night magazinjában.

 

Google News
A legfrissebb hírekért kövess minket az Origo Google News oldalán is!