Was ist der Heißeste Objekt im Universum?

Illustration: Benjamin Currie (Gizmodo)

Die Giz AsksIn dieses Gizmodo-Serie, stellen wir Fragen über alles von Raum zu kippen und erhalten Sie Antworten von einer Vielzahl von Experten.

Hundert Grad mag Sie heiß, wenn Sie Schwitzen durch Ihr T-shirt im Juli—aber auf einem kosmischen Maßstab kaum registriert. Die Sonne selbst ist über 15 Millionen Grad; und im heißesten-Objekt-Wettbewerb, die Sonne würde nicht einmal Rang. Wissenschaftler, in der Tat, produziert die Temperaturen, viele Male, dass, genau hier auf der Erde (im Sinne von kinetischer Energie in mikroskopischen Plätze). Wir erreichten eine Reihe von Wissenschaftlern für diese Woche Giz Fragt—Astronomen und Physiker—um herauszufinden, was die heißesten Objekt im Universum eigentlich ist.

Abraham Loeb

Professor Der Astronomie An Der Harvard University

Das heißeste Objekt im Universum, im wahrsten Sinne des Wortes, ist der Urknall. Wenn wir gehen zurück in die Zeit, das Universum wird dichter und heißer, ohne ein limit. Die Big-Bang-Singularität markiert den Zusammenbruch von Einsteins Theorie der Schwerkraft, wo die Dichte und Temperatur der Materie und Strahlung abweichen, auf unendliche Werte. Zur Behandlung der Big-Bang-richtig, wir brauchen zu ändern, die Einstein-Gleichungen durch Integration der Quanten-mechanik. Leider wissen wir nicht haben, eine zuverlässige Theorie der Quantengravitation, die uns sagen kann, was passiert ist und vor dem Big Bang.

In einem jüngsten Papier schrieben wir mit Xingang Chen und Zhong-Zhi Xianyu, wir zeigten, dass man beobachten konnte, was passiert sein könnte, bevor der Große Knall in der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung. Die anderen Singularitäten finden wir im Universum sind die schwarzen Löcher, und unsere Hoffnung ist, dass die Divergenzen gibt, wird es auch dadurch geheilt werden, dass die gleichen Theorien.

Das heißeste Objekt im Universum, im wahrsten Sinne des Wortes, ist der Urknall.

James Beacham

Postdoc Physik, der Duke University und der Teilchenphysiker am CERN

Ich denke, die heißesten bekannten Objekte im Universum sind die Kollision Punkte erstellt von schwer-Ionen-Kollisionen wie jene bei RHIC, Brookhaven auf Long Island, und hier am Large Hadron Collider am CERN. Diese sind wärmer als das, was wir denken, das Temperaturen von supernovae sind. Das heißt, wir können nicht die Möglichkeit ausschließen, dass eine andere Zivilisation irgendwo im Universum hat eine erweiterte Teilchen-Physik-Programm als bei uns und erreicht heavy ion collision Energien höher sind als die des LHC.

Es gibt eine interessante Folgerung. Wenn wir kollidieren schweren Ionen bei etwa 5 tera-Elektronen-Volt in der Large Hadron Collider der LHC wird sowohl die kältesten erweiterte Objekt im Universum—weil der 27-km-Magnete verwendet, zu biegen und lenken den Strahl im LHC-tunnel, getaucht in flüssiges helium auf 1,9 K kälter als 2,7 K von Weltraum—und ist gleichzeitig die Schaffung von Orten, die Kollision Punkte, mit den heißesten Temperaturen im Universum. Ein einzigartiges Objekt.

“Wir können nicht die Möglichkeit ausschließen, dass eine andere Zivilisation irgendwo im Universum hat eine erweiterte Teilchen-Physik-Programm als bei uns und erreicht heavy ion collision Energien höher sind als die des LHC.”

Eileen T. Myer

Assistant Professor, Physics, University of Maryland, Baltimore County

Ich werde Wissenschaftler und sagen: “was meinst du mit heiß?” Die meisten Leute würden sagen, “naja, die höchste Temperatur.” Aber “Temperatur” ist eigentlich eine mehr geladen-Konzept als Menschen erkennen können.

Die häufigste Art, wie wir es verwenden, bedeutet, dass Sie einige “Sachen” (Wasser kann sich die Luft im Ofen, etc), die in so genannten “thermischen Gleichgewicht.” Was dies bedeutet, umgangssprachlich gesprochen, ist, dass jede einzelne Einheit von Ihrem Zeug hat eine innere Energie, die ist ziemlich ähnlich wie der rest. Wenn Sie ein Histogramm, würden Sie etwas, das sieht ein bisschen wie eine Glockenkurve: die meisten von dem Zeug ist nahe am Durchschnitt, in Energie. Wenn das der Fall ist, dann Temperatur hat eine gut definierte Bedeutung. Also, geben dem VORBEHALT, dass ich spreche, diese Art von “thermal” – Quellen, und kleben mit Sachen, die eigentlich Letzte eine lange Zeit an diesen extremen, die Antwort ist, komischerweise, eine Art Unentschieden: auf der einen Seite in den Zentren von Sternen, wo das plasma so dicht, daß die Elemente werden miteinander verschmolzen (bis zu 200 Millionen Grad für die größten, am schnellsten brennenden Sternen); auf der anderen, der unglaublich dünnen gas, das sich zwischen den Galaxien in Galaxienhaufen, die können auch erreichen Hunderte von Millionen von Grad, als in dem riesigen cluster nennen wir “El Gordo”. Wie genau das gas erhitzt wird, ist noch nicht untersucht, aber die meisten Leute denken, es hat zu tun mit den Ausbrüchen von massereichen schwarzen Löchern in den Zentren von Galaxien im cluster.

Natürlich, es gibt einen Ort, hat auch diese Jungs zu schlagen, wenn auch nur für einen sehr kurzen moment, und das ist der massive stars in dem Moment, als Sie gehen supernova. Diese schlechten Jungen können bis zu mehreren Milliarden Grad.

Unter der Annahme, dass die “heißesten” könnte auch sein liberal interpretiert, dass “super energisch,” ich werde auch ein gutes Wort für die Objekte, die ich studiere, das sind diese riesigen jets von plasma, aus supermassereichen schwarzen Löchern in den Zentren von Galaxien (jets, die wohl die Heizung das gas, die um Ihre host-Galaxien). Diese Quellen sind das, was wir als “relativistische.” Das plasma ist vollständig ionisiert und die Elektronen in diesem plasma bewegen sich mit lächerlich hohen Geschwindigkeiten—wir reden hier von 99,9999% der Lichtgeschwindigkeit. Science-fiction-und Weltraum-fans wissen wahrscheinlich, dass, während es offensichtlich mehr und mehr Energie, um etwas schneller gehen und schneller, als Sie nähern sich der Lichtgeschwindigkeit die benötigte Energie exponentiell. In der Tat dauert es unendliche Mengen von Energie zu beschleunigen, dass eine massive Objekt mit der Geschwindigkeit von Licht, so erreichen 99% oder mehr erfordert eine TONNE von Energie. Die gesamte kinetische Energie in diesen jets von schwarzen Löchern ist enorm. Durch einige Maßnahmen, Sie sind die energiereichsten Ereignisse im Universum, die Dank Ihrer langen Lebensdauer von Hunderten oder tausenden von Jahren oder mehr.

“Die gesamte kinetische Energie in diesen jets von schwarzen Löchern ist enorm. Durch einige Maßnahmen, Sie sind die energiereichsten Ereignisse im Universum, die Dank Ihrer langen Lebensdauer von Hunderten oder tausenden von Jahren oder mehr.”

Spencer Klein

Senior Scientist am Lawrence Berkeley National Laboratory und Physiker an der UC Berkeley

Die Antwort hängt von der definition von “Objekt”. Temperatur ist ein Maß für die Durchschnittliche Energie pro Teilchen, aber nur mit einer großen Anzahl Teilchen, die thermalized (erreicht ähnliche mittlere Energien). Wir würden nie über die Temperatur von einem einzelnen atom, genau wie wir würde nicht sagen, eine einzelne Molekül einer Flüssigkeit oder einem gas. Noch würde verwenden wir den Begriff der Temperatur, wenn die einzelnen Partikel mit sehr unterschiedlichen Energien.

Normalerweise, wir möchten 100-1,000 Partikel-to-talk über einen thermalized system. Mit dieser Grenze, ist der heißeste terrestrischen Objekte sind das quark-gluon-plasmas (QGPs) erzeugt, wenn die CERN-Large Hadron Collider (LHC) kollidiert zwei Kerne führen. Diese Objekte enthalten Tausende von quarks und Gluonen erzeugt wird, wenn die kinetische Energie der Kerne führen, wandelt in der nuklearen Frage. Die quarks und Gluonen zu erweitern und zu kühlen, schließlich die Kombination von Protonen und anderen Hadronen. Die höchste erreichte Temperatur hängt davon ab, Wann können wir erst nennen das ein Quark-Gluon-Plasma, das hängt davon ab, wie lange es dauert, den quarks und Gluonen zu interagieren genug, um thermalize. Dieses ist nicht gut verstanden. Also, es ist nicht leicht zu definieren ist eine Zeit, wenn die QGP ersten existiert als thermalized Objekt. Man berechnet anfänglichen Zeit entspricht einer Temperatur von etwa 5,5 Billionen Grad Kelvin. Es ist die gleiche Temperatur in Celsius; die 273 Grad Unterschied spielt keine Rolle, oder etwa 10 Billionen Grad Celsius. Mit einer anderen ersten mal, die Temperatur könnte um 50% höher oder niedriger.

Wenn die Frage keine Einschränkungen auf Raum und Zeit, dem Urknall war viel heißer als diese. Als mit dem QGP, ist zu entscheiden, wenn es zum ersten wird eine thermalized Objekt hängt von der definition von “Objekt”, aber auch das ignorieren der sehr frühen (und sehr heiß) mal, dass können wir wirklich nur spekulieren, es ist leicht zu erreichen von Temperaturen über 100 Billionen Billionen Grad.

“Die Antwort hängt von der definition von “Objekt”.”

Kevin A. Pimbblet

Senior Lecturer, Astrophysik, University of Hull, UK

Wenn wir in unsere definition des Universums alles, was in der Vergangenheit geschehen ist, dann ist das heißeste Objekt im Universum der Big Bang selbst. Die derzeitigen überlegungen stellen die Temperatur des Universums in der Nähe der moment des Urknalls als 10 hoch 32 Kelvin (eine Zahl mit 32 Nullen am Ende, oder 100 Millionen Millionen Millionen Millionen Millionen!). Klar ist das unvorstellbar heiß, um unser alltägliches Leben, und nicht etwas, was wir leicht Messen.

Also, was über die Dinge, die wir Messen können? Erstaunlich, wir haben gemessen, einige sehr heißen Temperaturen hier auf dem Planeten Erde. CERN ‘ s Large Hadron Collider erzeugt eine Temperatur von über 5 Billionen Kelvin im Jahr 2012, wenn Sie zerschlagen zusammen, schweren Ionen auf Reisen eine geringfügig unterhalb der Lichtgeschwindigkeit. Dies ist die heißeste gemessene Temperatur, die wir kennen.

Aber was mehr vor kurzem? Die Antwort ist wahrscheinlich, wenn ein massereicher Stern kollabiert in dem Kern erreicht eine Temperatur von einigen 10 Milliarden Kelvin.

“Die Antwort ist wahrscheinlich, wenn ein massereicher Stern kollabiert in dem Kern erreicht eine Temperatur von einigen 10 Milliarden Kelvin.”

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