Поэтому для бесконтактного изменения сверхнизких температур необходимо найти такие люминофоры, свечение которых существенно изменяется в экстремальных условиях.
Арктика окажется под непрерывным взором из космоса
Инфракрасный снимок LRO. Самое тёмное место — самое холодное. Как видим, самое холодное место в Солнечной системе, расположенное на Луне, имеет рекордно низкую температуру в -2490С. До абсолютного нуля совсем немного — всего 24.
Если места во Вселенной, где ещё холоднее? Двинемся дальше, в глубокий космос. Самое холодное место во Вселенной Удалившись от Солнца всего на 5000 световых лет 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». Туманность Бумеранг — самое холодное место во Вселенной.
Эта туманность очень быстро расширяется. Весь газ был изначально сброшенной оболочкой центральной звезды. Из-за этого туманность очень холодная — в ней происходит сильное поглощение энергии, которая тратится на расширение.
И она стала материалом и архитектором великой космической паутины. Дело в том, что темная материя обладает тяготением, как и обычное вещество. Но есть у нее и принципиальное отличие. Когда гравитация сжимает облако обычного газа, его атомы все чаще сталкиваются друг с другом. Из-за этих столкновений возникает давление, и оно противодействует сжатию. А вот частицы темной материи, согласно современным теориям, никогда не встречаются друг с другом. Поэтому у темного вещества нет давления, и его сгусток беспрепятственно сжимается гравитацией. Так и вышло, что первыми отдельными объектами во Вселенной и зародышами будущих галактик стали сгустившиеся облака темной материи. Там, где росла плотность темной материи, увеличивалась и сила ее тяготения.
А уж она притягивала в образующиеся сгустки и обычное вещество. Эти комки притягивались друг к другу, сталкивались и слипались. В череде бесчисленных «слияний и поглощений» возникли карликовые галактики. Они объединялись в крупные звездные системы. К слову, этот процесс не завершен и по сей день. Галактики давным-давно сформировались, но гравитация — не подрядчик, который сдает объект и снимает леса. Темная материя продолжает собираться во все более крупные облака, а галактики под действием ее тяготения группируются во все более тесные скопления. И вот оказалось, что у этого процесса есть интересный побочный эффект. Горячие деньки Четыре пятых обычной не темной материи находится вне галактик.
Это межгалактический газ. Правда, он настолько разрежен, что с точки зрения любого здравомыслящего инженера это никакой не газ, а самый настоящий вакуум. Но у астрономов свои мерки. Они не только знают о существовании межгалактического газа, но и умеют наблюдать его излучение и даже измерять его температуру.
Микрочастицы не представляют собой неподвижные объекты. Молекулы и атомы постоянно движутся и колеблются. А простейшие частицы, более того, передвигаются со скоростями, которые близки к световым. Так какая здесь связь с температурой? Как ни странно, самая прямая: энергия перемещения микрочастиц и является теплом. Чем интенсивнее колеблются, к примеру, молекулы в кусочке металла, тем теплее он станет.
Если тепло — это сила перемещения микрочастиц, то какой именно окажется температурный показатель в вакууме, в том самом космосе? Разумеется, космическое пространство не совершенно пустое — через него передвигаются фотоны, которые несут свет. Однако, плотность материи в нем в разы ниже, чем у нас, на Земле. Чем мельче атомы, которые сталкиваются друг с другом, тем меньше согревается вещество, которое состоит из них. Если газ, который находится под большим давлением, отпустить в разреженное пространство, то его температура быстро понизится. На данном принципе основывается работа всем знакомого компрессорного холодильника. Соответственно, температурные показатели в космосе, где частицы располагаются весьма далеко друг от друга и не могут сталкиваться, должны стремиться к полному нулю. Однако, так ли это на самом деле? Как совершается передача тепла Когда нагревается вещество, его атомы начинают испускают фотоны. Данное явление также отлично всем знакомо — аналогичный принцип наблюдается в накаляющемся металлическом волоске, когда электролампочка начинает ярко гореть.
Одновременно фотоны начинают переносить тепло. Соответственно, энергия начинает перемещаться от горячего вещества к прохладному. Космическое пространство пронизано не только фотонами, которые излучают многочисленные звезды и галактики. Вселенная исполнена в том числе реликтовым излучением, а оно образовалось на начальных этапах появления ее существования. Именно за счет того, что температура в космическом пространстве не может упасть до безусловного нуля. Даже вдали от галактик и звезд материя не прекратит получать тепло, рассеянное по Вселенной от того самого реликтового излучения.
Они выбрали более сложный, но обеспечивающий более точные измерения путь. Этот подход основан на наблюдении реликтового излучения. Реликтовое излучение отделилось от вещества через 300 000 лет после Большого Взрыва, когда появились первые атомы. Благодаря ему можно многое узнать о ранних стадиях эволюции Вселенной.
В данном случае реликтовые радиоволны сыграли роль зонда, проходящего через межгалактический газ и собирающего о нем информацию. Электроны межгалактического газа оказывают влияние на реликтовое излучение — это называется эффектом Сюняева — Зельдовича. Он назван в честь теоретически предсказавших его наших соотечественников: Рашида Алиевича Сюняева и Якова Борисовича Зельдовича. Этот эффект давно и продуктивно используется астрономами. В данном случае он позволил определить температуру межгалактического газа. Авторы использовали данные миссии Planck. Этот космический радиотелескоп специально предназначен для наблюдений реликтового излучения. Но карты реликтового излучения, которые этот инструмент составил за 4,5 года работы, стали бесценным вкладом в наши знания о космосе. Этот проект стартовал в 2000 году и продолжается по сей день. С помощью 2,5-метрового оптического телескопа астрономы наносят на карту далекие галактики.
В числе прочего ученые определяют красное смещение этих галактик, которое однозначно пересчитывается в расстояние. Карты SDSS показали авторам нового исследования, где и на каком удалении находятся галактики. Данные «Планка», в свою очередь, указали на то, какой след оставил в реликтовом излучении окружающий их межгалактический газ. Взятые вместе, эти сведения помогли определить температуру газа на разных расстояниях от Земли и, следовательно, в разные эпохи. Полученные цифры впечатляют. За последние 7,7 млрд лет температура газа вокруг галактик увеличилась в три раза: с 700 000 до 2 млн градусов. И это притом, что 7,7 млрд лет назад большинство галактик, включая наш Млечный Путь, уже давно сформировалось, и эпоха самого бурного разогрева осталась далеко позади. Впрочем, эти результаты не стали неожиданностью для ученых.
Почему космос черный: Вселенная для "чайников"
Соответственно, при повышении температуры до определённого уровня всё это может просто взорваться. Например, дневные температуры возле экватора Луны достигают 120 градусов по Цельсию, что выше точки кипения воды. Температура в космосе на орбите возле планет Солнечной системы в большей степени зависит от удаления от Солнца и наличия (или отсутствия) атмосферы. Группа астрофизиков из США и Японии обнаружила доказательства существования в космосе редкой формы льда — сегнетоэлектрического льда или льда XI. «Подход может использоваться в космических исследованиях, поскольку температуры в космосе очень низкие, и их нельзя точно измерить привычным способом.
Светящиеся наночастицы расскажут о температуре в открытом космосе
Температура в физике это не только температура (теплота) для рецепторов человека. Конденсат Бозе — Эйнштейна — особое агрегатное состояние вещества, проявляющееся при сверхнизких температурах. Самые любопытные новости мировой науки, загадки космоса и удивительные научные открытия. Группа астрофизиков из США и Японии обнаружила доказательства существования в космосе редкой формы льда — сегнетоэлектрического льда или льда XI. Температура на поверхности планеты Kepler-10b достигает 1 400 °C Планета, Температура, Астрономия, Космос, Астрофизика, Кеплер, Галактика, Вселенная, Лава.
Пятое агрегатное состояние вещества впервые наблюдали в космосе
Вообще, существует три способа передачи тепла: проводимость, которую можно наблюдать при нагревании металлического стержня — если нагреть один конец, со временем горячей станет и противоположная часть; конвекция, которую можно наблюдать, когда теплый воздух перемещается из одной комнаты в другую; излучение, когда испускаемые космическими объектами элементарные частицы вроде фотонов частиц света , электронов и протонов объединяются, образуя движущиеся частицы. В космосе объекты нагреваются под воздействием активности элементарных частиц — ведь мы уже выяснили, что температура является результатом движений молекул? Фотоны и другие элементарные частицы могут излучаться Солнцем и другими космическими объектами. Насколько сильно и быстро будут нагреваться или охлаждаться попавшие в космос объекты, напрямую зависит от их местоположения относительно звезд и планет, размеров, формы и так далее. Например, летящий в космосе космический корабль будет буквально раскален со стороны Солнца, а его теневая сторона будет очень холодной. Чем дальше корабль находится от небесного светила — тем сильнее будет разница в степени нагрева. Международная космическая станция постоянно находится под воздействием солнечного света.
По словам учёного, многочисленные спутники Starlink компании SpaceX оснащены для этого специальными отдельными двигателями, но тем не менее остаётся опасность, что они могут выйти из-под контроля. Если спутник уже не работает, остаётся только развести руками. Говорят, что мы создадим способы удаления неработающих аппаратов на орбите. Эксперты считают, что экстренно "заделать" возникшее отверстие в космическом корабле не представляется возможным, потому что условия космического вакуума и невесомости практически не позволяют привычные на Земле манипуляции вроде сварки и запаивания. Впрочем, как отмечает эксперт в области космонавтики Дмитрий Струговец, в 1984 году был эксперимент со сваркой в открытом космосе. Но в данном случае экстренный ремонт, по его мнению, затруднителен. Сначала нужно определить, что именно ремонтировать. После того как запаяешь или наложишь какую-то заплатку в открытом космосе, туда надо закачать обратно хладагент. Сделать это сложно, процедура непростая Дмитрий Струговец Эксперт в области космонавтики По мнению Натана Эйсмонта, теоретически можно рассмотреть вариант отключения не самых актуальных при спуске приборов повреждённого "Союза" и тем самым минимизировать перегрев на борту. Он отметил, что точность баллистических расчётов позволяет провести спуск примерно за полтора часа. Это в значительной мере определяется тем, могут ли люди, которые примут такое решение, гарантировать, что времени на спуск хватит настолько, чтобы ничего не перегрелось Натан Эйсмонт Ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН В "Роскосмосе" сообщали, что не исключена досрочная отправка на орбиту корабля "Союз МС-23" на замену "Союзу МС-22".
Учёные решили эту проблему, предлагая использовать оксидные наночастицы, активированные ионами неодима, для измерения температуры. Они создали специальный состав, который нанесли на поверхность объекта, и после испарения раствора на объекте остаётся оксидный слой. Затем, при облучении инфракрасным светом, частицы начинают светиться, и это свечение позволяет определить температуру. Эта технология может быть полезной для исследований в области низкотемпературных сверхпроводников и для измерения температур в космосе.
Весь газ был изначально сброшенной оболочкой центральной звезды. 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 — всего 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.
Абсолютный ноль. Почему в космосе такие низкие температуры?
– А как же "температура открытого космоса -273 С", "абсолютный ноль" и все такое?» Дело в том, что температура вещества – это скорость движения молекул. В космосе температура может составлять тысячи градусов, при этом объект не нагревается и не ощущает жар своей поверхностью. Что же касается температуры в космосе, то этот вопрос вообще некорректен, потому что никакой температуры в космосе быть не может по одной простой причине. Температура в пристыкованном к МКС российском корабле "Союз МС-22" достигла 50 градусов Цельсия из-за аварии в системе охлаждения, сообщил РИА Новости. Это намного выше, чем температура поверхности нашего Солнца, которая составляет 5500 градусов Цельсия. Самое серьезное за долгие годы чрезвычайное происшествие случилось на МКС – Самые лучшие и интересные новости по теме: Авария, космонавты, космос на развлекательном портале