Gde je u svemiru najhladnije?
Prikaz rezultata 1 do 2 od ukupno 2
  1. #1

    Gde je u svemiru najhladnije?

    Pozivamo vas da učestvujete u misaonom eksperimentu u kome možemo zajedno da putujemo i do najudaljenijih predela svemira u potrazi za onim mestom gde je najhladnije. Umesno je da na svoje „putovanje“ krenemo sa planete Zemlje i da, na osnovu raspoloživih podataka, posetimo njene najhladnije predele, a zatim da pregledamo sve planete Sunčevog sistema i, posle toga, nastavimo da „putujemo“ sve dublje u svemirska prostranstva.


    Autor: profesor Sava Milošević






    Prizor sa Antartika Na Zemlji je najhladnije na Južnom Polu (Antarktiku). To smo mogli da očekujemo jer je Antarktik zaista „ledeni kontinent“. Mada je to peti kontinent po veličini (posle Azije, Afrike, Severne Amerike i Južne Amerike), na njemu se nalazi skoro 90% ukupne količine leda koji postoji na našoj planeti.

    Zbog surove klime, prve ekspedicije na Antarktiku zabeležene su tek 1890, dok su prve nacionalne baze uspostavljene 1920. Danas se na Antarktiku nalazi veliki broj nacionalnih i međunarodnih istraživačkih stanica. U njima boravi tehničko osoblje i naučnici koji se bave geofizičkim osobinama Antarktika, ali, u sve većem broju, i naučnici koji traže odgovore na aktuelna pitanja o osobinama kosmosa.





    Ruske polarne stanice na Antartiku. Stanica „Vastok“ se nalazi, u središtu kontinenta, veoma blizu Južnog pola. Ruska istraživačka stanica „Vastok“ (Vostok, na engleskom jeziku) osnovana je 16. decembra 1957. U toj stanici je izmerena, u zimu 1997, rekordno niska temperatura od −91°C, ali to nije do sada registrovano kao svetski rekord. Kao rekord, još uvek se navodi temperatura od −89°C, koja je izmerena 21. jula 1983, takođe u istraživačkoj stanici „Vastok“.








    Grafik temperatura na površinama planeta Sunčevog sistema, u zavisnosti od rastojanja R (izraženog u astronomskim jedinicama AU) od površine Sunca.


    Ako se sada posvetimo ostalim planetama i njihovim satelitima u Sunčevom sistemu, onda dostupne podatke možemo prikazati grafički. Pri tome, mora biti jasno da podaci o temperaturama (T) nisu mogli biti dobijeni direktnim merenjem, kao na Antarktiku, već su ustanovljeni na osnovu analize elektromagnetnog zračenja sa površina posmatranih nebeskih tela, koje je registrovano raznim instrumentima (pre svega, pomoću teleskopa) smeštenim na planinskim vrhovima na Zemlji, ili u balonima i kosmičkim letelicama. Na sledećoj slici grafičiki su prikazane temperature (u Kelvinima, T/K ) na planetama Sunčevog sistema, u zavisnosti od rastojanja (R/AU) od Sunca, merenog u astronomskim jedinicama dužine. Brojevi na grafiku dati su na osama sa odgovarajućim logaritamskim podeocima. Sa grafika može da se vidi da je, u okviru Sunčevog sistema, najhladnije na Neptunovom satelitu Tritonu. Na površini Tritona temperatura je 38K (odnosno −235°C). Podatke o Tritonu registrovali su i poslali, komandnom centru na Zemlji, instrumenti letelice "Vojadžer 2" (engleski naziv - Voyager 2), kada je, 25. avgusta 1989, proletela pored ovog Neptunovog satelita, na svom putu u prostranstva izvan Sunčevog sistema.
    Naša zvezda Sunce samo je jedna od 200 milijardi drugih zvezda (raznih veličina i na raznim stupnjevima svog razvoja) koje se nalaze u okviru galaksije poznate pod imenom Mlečni put. Ova galaksija je tanjirastog (pljosnatog) oblika, radijusa 100.000 svetlosnih godina (ly), debljine oko 2ly, sa loptastim ispupčenjem (radijusa 7ly) u svom centru. Sunčev sistem je udaljen 27.000 svetlosnih godina od centralnog dela galaksije i obiđe ga (tj. kreće se po zatvorenoj putanji) za 220 miliona godina. Procenjuje se da je ukupna masa Mlečnog puta toliko velika kao kad bi se ova galaksija sastojala od 720 milijardi nebeskih tela koja imaju istu masu kao Sunce. Međutim, raspodela materije u okviru Mlečnog puta nije ravnomerna. To je spiralna galaksija, koja po obliku podseća (na osnovu indirektno dobijene slike) na morsku zvezdu čiji su kraci kružno povijeni u smeru suprotnom od smera njenog obrtanja oko svog centra. Astronomska istraživanja pokazuju da zvezde najgušće „naseljavaju“ centralni deo Mlečnog puta, a da gustina „naseljenosti“ opada udaljavanjem ka obodu galaksije.





    Zanimljivo je da Mlečni put ima dva manja „satelita“, odnosno dve manje galaksije, poznate pod nazivima Veliki Magelanov oblak i Mali Magelanov oblak. Veliki oblak se nalazi na rastojanju 170000ly od spoljne granice Mlečnog Puta, dok je manji oblak dalji, udaljen je 210000ly od iste granice. U stvari, skoro sve galaksije u kosmosu pojavljuju se u obliku posebnih grupa, tzv. klastera (po engleskoj reči cluster, što znači - jato, grozd, skup, mnoštvo). Mlečni put pripada jednoj grupi galaksija koja je poznata pod nazivom Lokalni klaster, a koja (grupa) obuhvata, na rastojanju od oko 2,5 miliona svetlosnih godina, još dve velike spiralne galaksije (Andromedu i Triangulum) i oko 20 patuljastih galaksija (takvih da svaka posebno sadrži nekoliko milijardi zvezda). Mnoge patuljaste zvezde pojavljuju se kao sateliti velikih spiralnih galaksija. Neke druge galaktičke grupacije imaju u svom sastavu stotine i hiljade galaksija raspoređenih u delovima kosmosa razmera i do nekoliko stotina miliona svetlosnih godina. Takve grupacije poznate su pod nazivom superklasteri. Najbliža takva grupacija je poznata pod nazivom Virgo superklaster i prostire se u delu kosmosa razmera 40 miliona svetlosnih godina. Naš lokalni klaster pojavljuje se kao dekorativni obod ovog superklastera. Na kraju, na još većim razmerama, mogu se zapaziti galaksije grupisane u međusobno povezane klastere koji obrazuju velike zvezdane snopove (filamente, prema srednjovekovnom latinskom izrazu filamentum), čija mreža ima pak nepopunjene delove prostora (šupljine) razmera nekoliko stotina miliona svetlosnih godina. Prema tome, možemo da zaključimo da materija u kosmosu, na velikim rastojanjima, liči na neku džinovsku penu, sa velikim šupljinama, koje skoro ne sadrže nijednu galaksiju, a koje su omeđene zvezdanim snopovima u kojima se nalaze skoro sve galaksije. Danas se procenjuje da se u vidljivom delu kosmosa nalazi sto milijardi galaksija.

    Ovde moramo pažljivo slušati i čitati upozorenja da navedene podatke treba prihvatiti sa dozom opreznosti, odnosno s očekivanjem da će se u budućnosti pojaviti bolje procene, ali i s verovanjem da one sigurno neće promeniti sliku o kosmosu kao prostoru koji je prepun zanimljivih objekata i pojava za koje ima dovoljno mesta, jer je kosmos za vidljivu materiju maltene prazan. Zaista, procenjuje se da srednja gustina materije u svemiru iznosi tri deseta dela jednog milijarditog dela jednog trilionitog dela kilograma materije smeštene u jednom kubnom metru kosmosa. S druge strane, procenjuje se da se,(srednje vrednosti), sedam milijarditih delova jednog bilionitog dela kilograma materije Mlečnog puta nalazi u jednom kubnom metru kosmičkog prostora. Na kraju, utvrđeno je da su zvezde i galaksije povezane tzv. interstelarnim medijumom, koji kao neki dim prožima međuprostor u kome se komešaju molekuli gasa i tzv. kosmička prašina. Gas je veoma malih gustina i u svom sastavu može da ima vodonik, helijum i atome nekih težih elemenata, a „prašina“ se sastoji od malih silikatnih čestica, ugljenikovih čestica, minijaturnih zrnca leda, i, ponekad, čestica jedinjenja gvožđa.

    Vidimo da kosmos ima veoma zanimljiv nehomogeni sastav, pa zato možemo da očekujemo da je sličan raspored i temperatura nebeskih tela. Na primer, na površini Sunca temperatura je oko 6000K, a prema jednom od najpoznatijih dijagrama u astrofizici, tzv. Hercšprung-Raselovom dijagramu, sledi da temperature površina poznatih zvezda mogu biti u intervalu od 2500K do 28500K. Izgleda da našu potragu za najhladnijem nebeskim telom, ili pojavom, ne možemo lako da završimo. Međutim, ako imamo u vidu da su svuda u kosmosu prisutna elektromagnetna polja različitog porekla i različitih inteziteta, situacija će se preokrenuti u našu korist. Podsetimo se Plankovog zakona zračenja, prema kome intenzitet zračenja zavisi od temperature izvora elektromagnetnog polja i to tako da se maksimum energije, izračene u jedinici vremena, pomera ka većim talasnim dužinama (odnosno, ka manjim frekvencama) kad se temperatura izvora zračenja smanjuje.
    Radio-antena u mestu Holmdel (Nju Džersi, SAD) pomoću koje su Arno Penzijas i Robert Vilson 1965. godine otkrili sveprisutno kosmičko reliktno (pozadinsko) mikrotalsno zračenje. Na slici je Plankov zakon zračenja prikazan za tri različite temperature izvora zračenja (3000K, 4500K i 6000K). Na vertikalnoj osi je dat odgovarajući intezitet zračenja, tj. energija izračena u jedinici vremena u jediničnom prostornom uglu, dok je na donjoj horizontalnoj osi data logaritamska skala talasnih dužina zračenja, a na gornjoj horizontalnoj osi je data logaritamska skala odgovarajućih frekvencija.

    Godine 1962. Belove laboratorije dale su astrofizičarima Arnu Penzijasu i Robertu Vilsonu veliku radio antenu smeštenu u mestu Holmdel (Nju Džersi, SAD) da je koriste za svoje istraživačke svrhe. Antena je bila napravljena za komunikaciju među satelitima ali se ispostavilo da je za takve svrhe vrlo brzo bila prevaziđena (vidi Sl.5). Penzijas i Vilson su nameravali da antenu iskoriste za proučavanje radio signala koji dolaze iz međugalaktičkog prostora. Međutim, bili su veoma razočarani kada su, uprkos svim mogućim prepravkama radio antene u radio teleskop, mogli da registruju jednoličan šum bez obzira na pravac, odnosno bez obzira na mesto u kosmosu ka kome su usmerili svoj uređaj. Konačno, kroz diskusiju sa iskusnim kolegama, zaključili su da su u pitanju radio talasi koji se prostiru kroz ceo kosmos i imaju takvu frekvencu (i talasnu dužinu) koja odgovara toplotnom zračenju temperature od oko 3K. Zatim je,1964, sledio revolucionarni zaključak da to zračenje predstavlja relikt (ostatak) Velikog praska (Big Bang) koji se desio pre 13,7 milijardi godina.

    Pošto se kosmos posle Velikog praska postepeno hladio, počev od veoma visoke temperature od deset triliona Kelvina (čiju vrednost možemo da iskažemo kao broj koji se dobija kad se deset milijardi pomnoži sa još jednom milijardom), današnje sveprisutno elektromagnetno polje obično nazivaju „pozadinsko zračenje“ (prema engleskoj reči - background radiation), jer se njegovo ishodište nalazi u pozadini bilo kog kosmičkog objekta koji posmatramo sa Zemlje. Penzijas i Vilson su za svoje otkriće 1978. godine dobili Nobelovu nagradu, a 18. novembra 1989. lansiran je satelit COBE (čije je ime skraćenica engleskog izraza Cosmic Background Exolorer). Instrumenti smešteni na satelitu COBE već 1990. potvrdili su da svuda u kosmosu postoji reliktno zračenje radio talasa koje tačno odgovara Plankovom zračenju pri temperaturi od 2,725K. Izgledalo je da je tako nađena najniža temperatura u kosmosu.





    Snimak magline Bumerang, dobijen pomoću instrumenata smeštenih na Hablovom kosmičkom teleskopu. Međutim, sedam godina kasnije, dva astrofizičara, Ragvhendra Sahai i Lars-Ake Nyman, objavili su članak u časopisu „Astrofizički žurnal“, oktobra 1997, u kome su saopštili da su, na osnovu svojih posmatranja, obavljenih pomoću radio teleskopa u međunarodnoj opservatoriji u mestu La Sila (Čile), otkrili da popularna kosmička maglina Bumerang ima najnižu tempereturu u kosmosu → 1K (vidi Sl.7). U stvari naziv Bumerang dali su 1980. australijski astronomi Kejt Tejlor i Majk Skerot, koji su svoja osmatranja obavljali koristeći anglo-australijski teleskop u istraživačkom centru Sajding Spring, koji se nalazi 451km severozapadno od Sidneja. Njima se učinilo da posmatrana nebula ima oblik bumeranga, pa su je tako nazvali. Ali, kasnija preciznija istraživanja su pokazala da posmatrana maglina pre liči na leptir mašnu nego na australijski bumerang. Ipak, pored stručne oznake (ESO 172-7), ostalo je u upotrebi popularno ime Bumerang nebula. Nebula je, u stvari, latinski naziv za maglinu (maglovit oblak), a u slučaju kosmičkih maglina u njihovom sadražaju preovlađuju vodonik i čestice drugih elemenata od kojih je sasatavljena zvezda koju data maglina okružuje. Bumerang maglina je udaljena 5000ly od Zemlje, a nalazi se u zvezdanoj konstelaciji Kentaurus.

    Ovde se postavlja jedno važno pitanje. Kako je moguće da se na mestu gde se nalazi Bumerang maglina ne primećuje „sveprisutno“ pozadinsko zračenje čija je temperatura veća od 1K? Ovo se može objasniti činjenicom da se u centru magline Bumerang nalazi zvezda koja je slična Suncu, ali koja je mnogo starija od Sunca, tj. koja je u takvoj fazi svoje evolucije kada skoro eruptivno izbacuje ogromne količine gasova. Bumerangova centralna zvezda izbacuje gasove koji se kreću brzinom od 590000 km/h. Ovi izuzetno brzi „vetrovi“ hlade materiju (pre svega ugljen-monoksid) koja se nalazi na putu njihovog kretanja. Tako ohlađena materija može da apsorbuje čak i toplotnu energiju koja dopire putem mikrotalasnog elektromagnetnog pozadinskog zračenja, pa se na taj način temperatura spušta na 1K. Energija koju apsorbuje gas ugljen-monoksida bila je registrovana kao karakterističan radio signal pomoću švedskog submilimetarskog radio teleskopa postavljenog u međunarodnoj opservatoriji u Čileu. Podatke koji su dobijeni pomoću teleskopa na Zemlji, potvrdili su podaci koji su 1998. dobijeni pomoću Hablovog teleskopa.





    Prema tome, na kraju možemo da zaključimo da danas znamo da u kosmosu postoji objekat sa najnižom zabeleženom temperaturom – to je maglina Bumerang, sa temperaturom od 1K, odnosno temperaturom koja je manja od kosmičkog reliktnog zračenja 2,725K. Ali, ako se prisetimo koliko u kosmosu ima galaksija i raznih vrsta zvezda, ne možemo da izbegnemo da postavimo pitanje o tome da će u budućnosti možda biti otkriveno neko drugo kosmičko telo, ili pojava, koja ima temperaturu ispod 1K.

    Kao prilog ovakvom razmišljanju, navedimo da su fizičari koji se bave ostvarivanjem niskih temperatura odavno prešli navedenu „granicu“, tj.spustili su temperaturu hlađenog objekta ispod jednog hiljaditog dela Kelvina, tako da danas u velikom broju laboratorija u svetu ima frižidera koji kontinuirano održavaju temperaturu od 1mK. Ali, to nije donja granica koja je ostvarena u laboratorijama za fiziku niskih temperatura. Navedimo da je istraživačka grupa profesora V. Keterlea (Nobelova nagrada 2001), na Masačusetskom Institutu za tehnoligiju (MIT), uspela 2003. godine da ostvari temperaturu koja je manja od jednog milijarditog dela Kelvina.

    Da li su takvi rezultati važni za kosmićka istraživanja? Jeste, veoma su važni i korisni. Na primer, satelit COBE poneo je sa sobom Djuarovu „bocu“ napunjenu sa 650 litara tečnog helijuma (ohlađenog do 1,6 Kelvina), što je omogućilo drugim instrumentima na satelitu da obave veoma precizna snimanja inteziteta pozadinskog zračenja. O ostalim brojnim vezama između fizike niskih temperatura i kosmičkih istraživanja biće reči nekom drugom prilikom.

  2. #2

    Odgovor: Gde je u svemiru najhladnije?

    priznajem da nisam procitao ceo post (extremno je dugacak), ali tema je veoma zanimljiva. Inace moje misljenje je da je najhladnije, i to najverovatnije i 0,000000000000000000000001 K izmedju galaksija koje su enormno udaljene, tako da nemogu da ugreju nista u okolini (tj. tu nema nicega). A ako uzmemo da je 0K temperatura, onda tu ne postoji ni vreme. Jer bez energije nema kretanja, a bez kretanja nema temperature
    SrboDroid - za nekoga sve za svakog po droid

Tagovi za ovu temu

Vaš status

  • Ne možete pokrenuti novu temu.
  • Ne možete poslati odgovor.
  • Ne možete dodati priloge
  • Ne možete prepraviti svoje poruke
  •