5 научных открытий, которые поражают своим холодом
Наука, без сомнения, является одной из самых интересных вещей во Вселенной. И она не перестаёт поражать нас каждый день. Мы раскрыли многие тайны мира, которые ранее приписывали мифическим существам, и, возможно, недалёк тот день, когда ответы почти на все вопросы будут известны. Впрочем, сам факт их раскрытия не убережет нас от мракобесия и глупости. Но у каждого есть доступ к плодам учёных, которые помогают сделать человека лучше. BroDude внимательно следит за новыми или интересными научными открытиями и не перестанет рассказывать о том, что может тебя удивить. На этот раз подборка включает в себя действительно удивительные открытия.
1. Абсолютный ноль
Ультрахолодные эксперименты проводятся на самом современном оборудовании, которое доступно в наш век. Но, как это обычно бывает, теория идёт впереди практики и технических возможностей. Идея об абсолютном нуле возникла прежде, чем у каждого из нас появились холодильные камеры. Это был XVIII-XIX век, когда в 1702 году ученые предположили возможность конечной температуры, а в 1848 году лорд Кальвин разработал теорию, согласно которой её значение было -273,15 градусов по Цельсию.
Температура – это энергия, связанная с движением частиц, а абсолютный ноль – это тот момент, когда частицы останавливаются. Это не просто конец шкалы температур, это её отсутствие. Температура лишается возможности передачи тепловой энергии.
Абсолютный ноль – это не просто цифра на термометре, это граница существования, за которой ничего нет. Это минимальный предел температуры, которую может иметь физическое тело во Вселенной. Мы нашли это значение гораздо раньше, чем изобрели холодильники. А теперь, благодаря кропотливому изучению этого вопроса, у тебя есть лёд в твоём коктейле.
2. Мы увидели, как Вселенная испускает свой первый свет
Учёные не просто так говорят о том, что происходило миллиарды лет назад. Чего стоит только факт того, что мы в состоянии увидеть первый свет, испускаемый нашей Вселенной.
Существование реликтового излучения было предсказано ещё Гамовым в рамках теории Большого взрыва. А термин ввёл наш астрофизик И.С. Шкловский. По сути, реликтовое излучение – это микроволновое фоновое излучение, которое существовало уже в первые 400 000 тысяч лет Вселенной (очень мизерный срок, если говорить о космосе).
Более 13 миллиардов лет назад Вселенная расширялась достаточно настолько, чтобы можно было увидеть свет. И этот свет по-прежнему есть, и мы можем увидеть его. Мы будто смотрим на детские фотографии нашего космического дома. И этот свет нам о многом говорит, потому что Вселенная тогда была иной. И реликтовый свет имеет лишь 3 градуса выше абсолютного нуля, когда изначально он имел температуру в 3000 градусов по Цельсию.
3. Мы нашли самый холодный естественный объект во Вселенной
Вселенная, словно бесконечный магазин игрушек, – никогда не знаешь, что ожидает тебя в следующем отделе. Но поиск конкретных объектов походит на поиск иголки в стоге сена при допущении, что этот стог сена размером с звезду. Несмотря на трудности, людям всё-таки удаётся найти что-то уникальное в наблюдаемой Вселенной.
Этой крутой штуковиной оказалась Туманность Бумеранг, расположенная на расстоянии в 5000 световых лет от Земли в созвездии Центавра. В 1995 году 15-метровый субмиллиметровый телескоп Европейской южной обсерватории в Чили смог определить эту туманность как самое холодное из известных мест во Вселенной. Температура туманности равна -272 градуса по Цельсию. О чём это говорит? О том, что данная планетарная туманность даже холоднее, чем реликтовое излучение от Большого Взрыва. На данный момент это единственный астрономический объект, который обладает настолько низкой температурой.
4. Космическая обсерватория Планка
Она, кстати говоря, тоже холодная, ведь без охлаждения этой космической обсерватории, которая размещена, соответственно, в космосе, невозможно будет получить оригинальные фотоны от реликтового излучения.
Система охлаждения Планка является шедевром техники низких температур. И она прекрасно работает в течение многих лет, обеспечивая нас наиболее точными измерениями космологических данных. Её работа не просто дала нам представление о ранней Вселенной, она дала нам карту этой самой Вселенной. В период с 2009 по 2010 года астрономический спутник Европейского космического агентства успешно закончил свою основную работу, а дополнительная миссия завершилась уже в октябре 2013 года.
В общем, это устройство уже на пенсии, так что не будет лишним вспомнить его заслуги:
– мы узнали, что мир состоит на 4,9% из обычного вещества, на 26,8% из тёмной материи и на 68,3% из тёмной энергии;
– мы узнали, что с момента большого взрыва прошло 13,80 млрд лет;
– существуют три типа нейтрино: электронное, мюонное и тау-нейтрино;
– было подтверждено отличие спектра первоначальных возмущений материй от однородного.
5. Cамое холодное вещество
Вселенной удалось создать туманность, которая всего лишь на одну степень выше абсолютного нуля. Таким образом, Туманность Бумеранг является самым холодным объектом в наблюдаемой Вселенной. Но человек использовал пару тонн брутальной науки, чтобы обойти Вселенную и в этом, создав такую штуку, как конденсат Бозе-Эйнштейна.
Что это такое? Это агрегатное состояние вещества, основу которого составляют бозоны, охлажденные до температур, близких к абсолютному нулю (меньше миллионной доли градуса выше абсолютного нуля). За создание этого конденсата учёным присудили Нобелевскую премию по физике. Это был 2001 год.
Результаты, кстати говоря, были получены благодаря сотрудникам Лаборатории холодного атома на прототипе установки, которая предназначена для работы на международной космической станции в 2016 году.
С практической точки зрения данные исследования помогут создать более чувствительные квантовые детекторы, а также сверхточные атомные часы, которые могли бы стать новым стандартом измерения времени.
Источник
Самое холодное место во Вселенной
Автор: Маглипогода · Опубликовано 14.06.2020 · Обновлено 27.06.2021
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.
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».
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.
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, Магли погода !
Информация, которая размещается на сайте, не считается официальной .
На всех страницах функционирует система уведомления п равописания . Обнаружив ошибку или неточность в тексте, выделите ее и нажмите Ctrl+Enter .
Источник
Астрономы исследовали самое холодное тело во Вселенной
Объект исследования ученых — протопланетарную туманность Бумеранг — открыли еще в 1979 году. В 1995 году астрономы выяснили, что температура туманности — 1 К, всего на один градус выше абсолютного нуля (-273 °C). Можно сказать, что она холоднее космоса, его температура — 2,7 К.
Такие туманности появляются, когда звезда, например красный гигант, в конце своей эволюции гибнет, теряя внешнюю газовую оболочку. Оболочка расширяется в пространстве, испуская излучение, и образует яркий астрономический объект, который виден как туманность.
С помощью чилийских телескопов ALMA (The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ученые выяснили точные размеры Бумеранга, скорость, с которой выбрасывается в космос бывшая оболочка звезды и ее примерный возраст.
Как считают ученые, туманность по астрономическим меркам не слишком старая — ей около 3,5 тысячи лет, а ее вещество разлетается по Вселенной со скоростью 164 км/с.
По мнению ученых, туманность образовалась из двойной звезды. В ходе совместного сосуществования звезды сформировали общую газовую оболочку, а потом одна звезда упала на другую, что привело к их гибели, срыву оболочки и образованию туманности. Энергия от столкновения звезд и придала веществу ту скорость, с которой оно сейчас разлетается по космосу. Если бы Бумеранг родился из одной звезды, скорость разрастания туманности была бы меньше.
По мнению ученых, необыкновенно низкая температура туманности скорее всего объясняется адиабатическим расширением газа, из которого она состоит: в отсутствие теплообмена с внешней средой температура ее вещества падает по мере разлета по космосу.
Как считают ученые, наблюдения за Бумерангом помогут проверить модели, которые описывают процессы, происходящие под конец жизни звезд.
Исследование описано в журнале The Astrophysical Journal.
Источник
Самое холодное место Вселенной
Мы все знаем, что в космосе холодно. Гораздо холоднее, чем здесь, на Земле (даже на полюсах). Большинство людей думают, что температура космического пространства — это абсолютный ноль. Но это не так. Астрономы измерили его температуру. И она оказалась равной 2,7 К. То есть 2,7 градуса выше абсолютного ноля. Ведь на самом деле Вселенная заполнена так называемым реликтовым излучением. Оно является остатками Большого Взрыва. Но оказалось, что в космосе все же есть место, где пространство имеет температуру ниже, чем температура реликтового излучения. Оно находится в месте, про которое Вы никогда бы не подумали. Это облако, окружающее умирающую звезду. Оно называется туманностью Бумеранг. И астрономы, измерившие его температуру, поразились — она равнялась 1 К (Кельвина).
Замерзающая туманность
Но почему и как туманность Бумеранг стала такой холодной? Подобные объекты астрономы называют «предпланетарными» туманностями. Это означает, что они представляют собой облака пыли, смешанные с газами, выброшенными из сердца стареющей звезды. В какой-то момент эта звезда станет белым карликом, испускающим большое количество ультрафиолетового излучения. Это заставит окружающее ее облако нагреваться и светиться. Так в конечном итоге умрет и наше Солнце. Но в том моменте эволюции умирающей звезды, который мы сегодня наблюдаем, испускаемое ей вещество очень быстро улетает в космос, при этом расширяясь с огромными скоростями. Это приводит к тому, что материя очень сильно охлаждается. И ее температура опускается до 1 градуса выше абсолютного ноля.
Исследователи, использующие Atacama Large Millimeter Array (массив радиотелескопов в Чили, который изучает облака пыли вокруг других звезд), несколько лет назад изучили туманность. Они хотели понять, почему она выглядит как призрачная «бабочка». На радиоизображении туманности (фото сверху), полученном в ходе работы, ученые увидели в центре туманности некий жуткий «призрак». Он состоял в основном из холодного газа и пыли. И его температура была чуть выше абсолютного ноля.
Формирование планетарной туманности
Астрофизики в наши дни уже хорошо понимают, что происходит, когда звезды, подобные Солнцу, начинают умирать. Примерно через 5 миллиардов лет и на Солнце начнется подобный процесс. Но задолго до того, как оно умрет, оно начнет терять газы из своей внешней атмосферы. Ядерная печь, которая питает нашу звезду, к этому времени исчерпает водородное топливо и начнет сжигать гелий. А затем и более тяжелые элементы. И в итоге Солнце превратится в красного гиганта. Через какое-то время этот гигант начнет уменьшаться. И превратится в белого карлика.
Ультрафиолетовое излучение от нашего уже маленького, но очень яркого Солнца, нагреет облака газа и пыли вокруг него. И астрономы всей Галактики увидят в космосе новую планетарную туманность. Внутренние планеты нашей системы исчезнут. А миры внешней Солнечной системы смогут еще какое-то время поддерживать жизнь. Но, в конце концов, через миллиарды лет, белый карлик остынет. И исчезнет в глубинах космоса навсегда.
Другие холодные места
В нашей Солнечной системе есть один ледяной мир. Это Плутон. Там температура опускается до 44K. Но все же это намного теплее, в окрестностях туманности Бумеранг. Есть в космосе и другие холодные облака газа и пыли. Их называют темными туманностями. Они еще холоднее, чем Плутон. Их температура — от 7 до 15 градусов К.
В первом абзаце статьи мы узнали, что температура космоса составляет 2,7 К. Это температура микроволнового фонового излучения, оставшегося после Большого взрыва. Так как же, спросите Вы, температура туманности Бумеранг может быть ниже, чем тем температура остального космоса? Так происходит потому, что внешние края туманности Бумеранг фактически поглощают тепло из межзвездного пространства. И, возможно, от ультрафиолетового излучения умирающей звезды. Но в своей глубине, куда реликтовое излучение просто не доходит, этот объект остается холоднее космоса. И до сих пор астрономы не нашли во Вселенной места холоднее, чем это.
Друзья! Если вам понравилась эта статья, ставьте лайк и подписывайтесь на наш канал! Спасибо!
Источник