Петте "най-най" космически обекти и явления

Вероятно всеки поне веднъж в живота се е натъквал на поредния списък с природни чудеса, в който се открояват най-високата планина, най-дългата река, най-сухият и най-влажният регион на Земята и т.н. Подобни рекорди впечатляват, но и се губят напълно, ако се съпоставят с космическите рекорди. Представяме ви петте "най-най" космически обекти и явления, описани от сп. New Scientist и Lenta.ru.

Най-студените

Всички знаят, че в Космоса е доста студено – в действителност обаче това твърдение не е вярно. Понятието температура има смисъл само при наличието на вещество, а Космосът е практически пусто пространство (звездите, галактиките и дори прахът заемат много незначителна част от него). Затова, когато изследователите говорят, че температурата в космическото пространство е около 3 келвина (минус 270,15 градуса по Целзий), става дума за средното значение на т.нар. микровълново фоново, или реликтово лъчение – лъчение, съхранило се от времето на Големия взрив.

И освен това в Космоса присъстват множество студени обекти. Например газът в мъглявината Бумеранг, отдалечена от Слънчевата система на 5000 светлинни години, има температура едва един келвин (минус 272,15 градуса по Целзий). Мъглявината много бързо се разширява – съставляващият я газ се движи със скорост около 164 км в сек и този процес води до нейното охлаждане. Сега мъглявината Бумеранг е единственият известен обект на учените, чиято температура е по-ниска от температурата на реликтовото лъчение.

Слънчевата система също има своите рекордьори. През 2009 г. апаратът Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) на НАСА откри най-студената точка в нея – оказва се, че това ледено място в Слънчевата система се намира съвсем редом до Земята в един от сенчестите лунни кратери. В сравнение със студа в мъглявината Бумеранг, 33-те келвина (минус 240,15 градуса по Целзий) не са от толкова голямо значение, но ако си спомним, че най-ниската температура, регистрирана на Земята, е минус 89,2 градуса по Целзий (този рекорд е фиксиран на антарктическата станция  "Восток"), то отношението се променя. Не е изключено в по-нататъшното изучаване на Луната да бъде открит нов студен полюс.

Ако включим в понятието "космически обекти" апаратите, създадени от хората, в този случай първо място в списъка на най-студените обекти заема орбиталната обсерватория "Планк", по-точно нейните детектори. С помощта на течен хелий те се охлаждат до невероятните 0,1 келвина (минус 273,05 градуса по Целзий). Екстремално студените детектори са необходими на "Планк", за да изучава реликтовото лъчение – ако уредите са по-топли от космическия "фон", те просто няма да могат да го "засекат".

Най-горещите

Топлите температурни рекорди впечатляват къде-къде повече от студените – ако в посока на студа ограничението е до нула келвина (минус 273,15 градуса по Целзий, или абсолютна нула), то в плюсовите температури просторът е доста голям. Така само повърхността на нашето Слънце – обикновено жълто джужде – се нагрява до 5800 келвина (оттук нататък ще пропускаме скалата на Целзий, тъй като "допълнителните" 273,15 градуса в последната цифра не променят общата картина).

Повърхността на сините свръхгиганти – млади, много горещи и ярки звезди – е в пъти по-топла от повърхността на Слънцето – средно тяхната температура се колебае от 30 до 50 хил. келвина. Сините свръхгиганти на свой ред изостават далеч зад белите джуджета – неголеми и много плътни звезди, в които, както се смята, еволюират светилата, чиято маса е недостатъчна за образуване на свръхнови. Температурата на тези обекти достига до 200 хил. келвина. Звездите от класа свръхгиганти – едни от най-масивните във Вселената с маса до 70 слънчеви – могат да се нагряват до милиарди келвини, а теоретично пределната температура на звездите е около 6 млрд. келвина.

И това значение обаче не е абсолютният рекорд. Свръхновите – звезди, завършващи своя живот с взрив, могат да го надскочат за кратко. Например през 1987 г. астрономите регистрираха свръхнова в Големия Магеланов облак – галактика със скромен размер, разположена в съседство с Млечния път. Изучаването на изпусканото от свръхновата неутрино показа, че температурата във "вътрешността" й е била около 200 млрд. келвина.

Същите свръхнови могат да пораждат и къде по-горещи обекти – а именно гама-изригвания. С този термин се обозначава гама-лъчение в отдалечени галактики. Смята се, че гама-изригването е свързано с превръщането на звезди в черна дупка (макар че детайлите на този процес досега са неизвестни) и може да се съпровожда с нагряване на материя до трилиони келвини (10¹²).

Но и това не е пределът. В края на 2010 по време на експерименти по сблъсък на оловни йони в Големия адронен колайдер е фиксирана температура няколко трилиона келвина. Опитите в колайдера са призвани да пресъздадат условията, съществуващи няколко мига след Големия взрив, така че косвено този рекорд също може да се смята за космически. Колкото до раждането на Вселената, то според съществуващите физични хипотези температурата в този момент трябва да се записва като единица с 32 нули.

Най-ярките

За определението на яркостта на космическите обекти се използва звездна величина (безразмерна единица, характеризираща количеството квантове светлина, достигащи от звездата до детекторите на уредите). В този обзор за нагледност за единица яркост е приета яркостта на Слънцето, равна на около 1 млрд. нита.

Невъоръженият поглед на небето може да види звездата Алнилам, или Епсилон Орион. Този син свръхгигант, отдалечен от Земята на 1300 светлинни години, е 400 пъти по-ярък от Слънцето. Ярката синя променлива звезда Ета от Кил превъзхожда нашето светило по яркост пет милиона пъти. Масата на Ета от Кил е около 100-150 слънчеви и дълго време тази звезда беше една от най-тежките сред известните на астрономите. Но през 2010 г. в звездния куп RMC 136a е открито още по-масивно светило – ако звездата RMC 136a1 се постави на въображаеми везни, то за уравновесяването им ще са нужни 265 Слънца. Яркостта на новооткритата звезда е сравнима с тази на 9 милиона Слънца.

Както и в случая с температурните постижения, челни места в списъка на рекордите по яркост заемат свръхновите. Да засенчат най-ярката от тях – обекта с наименованието SN 2005ap – могат 9 млн. Слънца (по-точно може би девет милиона и едно).

Но абсолютният победител в тази номинация са гама-изригванията. Средно изригване кратковременно "пламти" с яркост, равна на яркостта на 10¹⁸ Слънца. Ако се говори за стабилни източници на ярко лъчение, то на първо място се оказват квазарите – активни ядра на някои галактики, представляващи черна дупка с попадаща върху нея материя. Нагрявайки се, веществото изпуска излъчвана яркост колкото над 30 трилиона Слънца.

Най-бързите

Всички космически обекти се движат един спрямо друг с главозамайваща скорост заради разширението на Вселената. Според най-общоприетата днес оценка две произволни галактики, намиращи се на разстояние 100 мегапарсека, се отдалечават от Земята със скорост 7-8 хил. км в сек. Но дори да не се отчита всеобщото разбягване, небесните тела много бързо минават едно покрай друго – например Земята, която се върти около Слънцето със скорост около 30 км в сек, а орбиталната скорост на най-бързата планета в Слънчевата система – Меркурий, е 48 км в сек.

През 1976 г. създаденият от хората апарат Helios 2 надмина Меркурий и достигна скорост на движение 70 км в сек (за сравнение "Вояджър-1", който наскоро се добра до границите на Слънчевата система, се движи със скорост около 17 км в сек). И планетите от Слънчевата система, и изследователските сонди са далеч от кометите – те "профучават" покрай звездите със скорост около 600 км в сек.

Средна звезда в галактиката се движи спрямо галактическия център със скорост около 100 км в сек, но съществуват звезди, които се преместват по своя космически дом десет пъти по-бързо. Свръхбързите светила нерядко се разбързват достатъчно, за да преодолеят гравитационното притегляне на галактиките, и се отправят на самостоятелно пътешествие по Вселената. Необичайните звезди са много незначителна част от всички звезди – например в Млечния път те не надвишават 0,000001%.

Нелоша скорост развиват пулсарите – въртящи се неутронни звезди, които остават след колапс на "обикновени" светила. Тези обекти могат за секунда да извършат хиляди обороти около оста си – ако на повърхността на пулсара може да се намира наблюдател, той би се движил със скорост до 20% от скоростта на светлината. А близо до въртящите се черни дупки най-различни обекти могат да се движат практически със скоростта на светлината.

Най-големите

За размерите на космическите обекти има смисъл да се говори не по принцип, а като се разделят на категории. Например най-голямата планета в Слънчевата система е Юпитер, но в сравнение с най-крупните от известните на астрономите планети този газов гигант се оказва дребосък. Например диаметърът на планетата TrES-4 е с 1,8 пъти по-голям от диаметъра на Юпитер. При това масата на TrES-4 е едва около 88% от масата на газовия гигант на Слънчевата система – тоест плътността на странната планета е по-малка.

Но TrES-4 заема едва второ място по размер сред откритите към днешна дата планети (които вече са 1235) – за шампион се смята WASP-17b. Неговият диаметър е почти два пъти колкото този на Юпитер, а масата му достига едва до половината на юпитерианската. Все още учените не знаят какъв е съставът на тези "напомпани" планети.

За най-голяма звезда се смята светилото с име VY от Голямо куче. Диаметърът на този червен свръхгигант е около 3 млрд. км.

За най-големи галактики се смятат елиптичните звездни купове. Повечето астрономи предполагат, че такива галактики се образуват при сблъсък на два спирални звездни купа, но буквално преди дни се появиха автори, които предлагат друг възможен механизъм за ръст. Засега званието най-голяма галактика остава за обекта IC 1101, който се отнася към класа лещовидни галактики (междинен вариант между елиптичните и спиралните). За да преодолее разстоянието от единия до другия край на IC 1101, светлината трябва да пътешества цели 6 млн. години. 60 пъти по-бързо тя ще пресече Млечния път.

Размерът на най-големите празнини в Космоса – регионите между галактиките, в които практически няма никакви небесни тела, превъзхожда размерите на всички обекти. Така през 2009 г. е открито такова пусто място с диаметър около 3,5 млрд. светлинни години.

В сравнение с всички тези гиганти размерът на най-големия от създадените от човека космически обекти е съвсем незначителен – дължината, а по-точно – ширината, на Международната космическа станция е едва 109 метра.