Кое е най-горещото място във Вселената

Преди няколко дни потърсихме най-студеното място във Вселената – дързост, която повдигна друг очевиден въпрос…

И този път отново отговорът зависи до голяма степен от дефиниции.

Докато мъглявината Бумеранг – отговорът на въпроса за най-студеното място – вероятно държи тази титла от 1500 години, отговорът на въпроса за най-горещото вероятно е в постоянно изменение.

Необходими са забележителни условия, за да може нещо по естествен начин да се охлади под температурата на радиационния фон, останал от Големия взрив, поради което до 1995 г. не бяхме открили пример за такъв случай. От друга страна, всички видове астрономически събития са свързани с интензивно отделяне на топлина, която бързо се разсейва в околното пространство.

Свръхновите са най-известният пример. Има колебания по отношение на това колко горещо става при тях, защото почти винаги виждаме свръхновите едва след като са се взривили. Въпреки това след комбинацията от директни наблюдения на по-късните етапи от процеса и компютърно моделиране води до оценки от около или 100 милиарда °C (100 милиарда Келвина или приблизително 180 милиарда °F) дори при звезди с по-ниска маса в диапазона на свръхновите.

Това е 6000 пъти повече от температурата в ядрото на Слънцето, така че в известна степен ние с вас тук направо си живеем на тъмно. Необходима е температура от около 1 милиард Келвина само за да се инициира свръхнова изначално.

Това обаче се отнася само за обикновена свръхнова с колапс на ядрото, която не се превръща в черна дупка, а остава неутронна звезда. По-големите събития, при които се образуват черните дупки, би трябвало да стават още по-горещи – и докато хиперновите освобождават между 10 и 100 пъти повече енергия от типичната свръхнова, то килотоновите, при които се сблъскват неутронни звезди, се оценяват на 800 милиарда Келвина.

Но ще е най-топлото място, ако в момента в цялата вселена не избухва никъде нито една свръхнова? Свръхновите са рядкост в една галактика, средно по една на век дори в по-големи галактики като нашата. Вселената обаче е ужасно голяма, така че във всеки един момент вероятно има експлодираща свръхнова някъде или такава е избухнала достатъчно скоро, че да не се е охладила все още. Хипер- и килоновите свръхнови са много по-редки.

Въпреки това някои хора, които си задават въпроса в заглавието, може би търсят място с по-постоянна висока температура. Всяко нещо, което отделя толкова много топлина, вероятно ще бъде доста нестабилно, но се оказва, че има поне една среда, която може да остане почти невъобразимо гореща за продължително време: активните галактически ядра около свръхмасивни черни дупки.

Компютърно представяне на акреционния диск на ULAS J1120+0641, много далечен квазар, захранван от черна дупка с маса от около два милиарда слънчеви маси.

Когато материалът попада в черна дупка, той се нагрява и освобождава енергия под формата на електромагнитно излъчване. В някои случаи това води до образуването на квазари, които са толкова горещи и ярки, че на няколко светлинни години около черна дупка могат да отделят хиляди пъти повече светлина от Млечния път, което ни позволява да ги видим почти от зората на времето.

Според изследване на квазар 3C273 от 2016 г. плазмата около черната дупка има температура около 10 трилиона келвина. Тази цифра не само че вероятно е повече от на всяка хипернова, но въпреки че варира малко, като цяло се е запазила още от времето на първия открит квазар, а вероятно и десетки хиляди години преди това. Въпреки че може да има и още по-горещи квазари, малко вероятно е да са много. 3C273 се намира на 2,4 милиарда светлинни години от нас, но е особено ярък, видим дори с аматьорски телескопи.

Макар човечеството да е успявало да се доближи милиони пъти до абсолютната нула в сравнение с всички познати ни природни явления, да победиш природата в създаването на топлина е много по-трудно. Въпреки това преди десетилетие ЦЕРН (разбира се, къде другаде…) постави рекорд за изкуствена температура, създавайки кварк-глуонна супа, за която се смята, че възпроизвежда условията много скоро след Големия взрив. Беше обявен рекорд от 5,5 трилиона келвина. Това е поне в рамките на подходящия диапазон за мощен квазар.

Но обемът на частиците, които ЦЕРН удря една в друга, докато прави експеримента, е толкова малък, че много хора могат да оспорят, че вътрешността на Големия адронен колайдер има място в класацията, а и тези градуси не е нещо, което можем да поддържаме дълго време.

Дали в сърцето на квазар, или в колайдера, нищо днес не се доближава до горещината скоро след Големия взрив. Смята се, че тя е била в рамките на няколко порядъка от температурата на Планк, своеобразен космически таван на възможната топлина, изчислен на 1,41 x 1032 Келвина, т.е. около 10 милиарда милиарда пъти по-горещ от 3C273.