17/7/11

Oι πρωταθλητές και τα ρεκόρ του σύμπαντος

O σουπερνοβα SN2005ap πήρε το ρεκόρ της λαμπρότερης έκρηξης από τον SN 2006gy
Ποιο είναι το θερμότερο αντικείμενο του σύμπαντος και ποιο το ψυχρότερο; Ποιο αντικείμενο του σύμπαντος κινείται με τη μεγαλύτερη ταχύτητα; Ποιο είναι το λαμπρότερο και ποιο το σκοτεινότερο αντικείμενο στο σύμπαν; Το πιο πυκνό ή το πιο στρογγυλό; Ποιος είναι ο μεγαλύτερος πλανήτης, ο μεγαλύτερος γαλαξίας, το μεγαλύτερο άστρο, η μεγαλύτερη τρύπα; ποια είναι η μεγαλύτερη ανθρώπινη κατασκευή στο διάστημα;
Απαντήσεις σ' αυτούς τους "περίεργους" προβληματισμούς δίνονται στη συνέχεια (βασισμένες σε παλαιότερα άρθρα).

1. Το πιο θερμό αντικείμενο του σύμπαντος

Ένα ταξίδι στα πιο θερμά μέρη του σύμπαντος πρέπει να ξεκινήσει αρχικά από τον ήλιο, το πύρινο κέντρο του ηλιακού μας συστήματος. Με μια επιφανειακή θερμοκρασία 5800 βαθμών Κέλβιν δεν πλησιάζει καν το κοσμικό ρεκόρ.
Στον πυρήνα των μπλε υπεργιγάντων η θερμοκρασία ξεπερνά τους 50000 βαθμούς Κέλβιν. Όμως ακόμα κι αυτή τη θερμοκρασία την ξεπερνούν κάποιοι λευκοί νάνοι, όπως ο HD62166 που φθάνει στους 200000 βαθμούς (σε τόσο μεγάλες θερμοκρασίες δεν παίζει ρόλο αν χρησιμοποιούμε την κλίμακα Κέλβιν ή την κλίμακα Κελσίου, αφού οι δυο κλίμακες διαφέρουν μόνο κατά 273 βαθμούς!), ενώ ο πυρήνας των μεγαλύτερων υπεργιγάντων μπορεί να ξεπεράσει το ένα δισεκατομμύριο βαθμούς.....

Για ένα σταθερό άστρο το ανώτατο όριο που βάζουν οι θεωρητικοί υπολογισμοί στη θερμοκρασία τους, είναι περίπου 6 δισεκατομμύρια βαθμοί. Σ' αυτή τη θερμοκρασία, η ύλη στο εσωτερικό του άστρου αρχίζει να εκπέμπει φωτόνια τα οποία έχουν αρκετή ενέργεια ώστε να σχηματίζουν ζεύγη ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων. Το αποτέλεσμα των αντιδράσεων είναι μια κολοσσιαία έκρηξη που θα εξαφανίσει το άστρο.
Οι πρώτες ενδείξεις για την ύπαρξη ενός τέτοιου άστρου (pair-instabillity supernova) βρέθηκαν το 2007, όταν παρατηρήθηκε μια λαμπρή και εξαιρετικά μεγάλης διάρκειας αστρική έκρηξη, αποδεικνύοντας την ύπαρξη ενός τεράστιου άστρου με αδιανόητο μέχρι τότε μέγεθος.
Κατά τη διάρκεια της έκρηξης ενός σουπερνόβα οι θερμοκρασία μπορεί να ξεπεράσει τα 6 δισεκατομμύρια βαθμούς. Το 1987 παρατηρήθηκε η έκρηξη ενός σουπερνόβα στο Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου - έναν γαλαξία δορυφόρο του δικού μας γαλαξία, περίπου 160000 έτη φωτός μακριά. Τα νετρίνα από την καρδιά της έκρηξης ανιχνεύθηκαν στην Γη και αποκάλυψαν μια θερμοκρασία 200 δισεκατομμυρίων βαθμών.
Αυτό όμως είναι ένα τίποτα συγκρινόμενο με τη θερμοκρασία των αντικειμένων που παράγουν τις εκλάμψεις των ακτινών γάμμα. Αυτές οι σύντομες εκρήξεις των πολύ υψηλών ενεργειών γάμμα, ανιχνεύονται μια ή δυο φορές την ημέρα από ειδικά ρυθμισμένα τηλεσκόπια, θεωρείται ότι σηματοδοτούν τη γέννηση μαύρων τρυπών είτε όταν ο πυρήνας ενός γιγάντιου άστρου καταρρέει είτε όταν δυο υπερ-πυκνά άστρα νετρονίων συγκρούονται. Με κάποιο τρόπο η βαρυτική ενέργεια μετατρέπεται σε μια έντονη δέσμη ακτίνων γάμμα και άλλες ακτινοβολίες. Ενώ οι λεπτομέρειες της διαδικασίας αυτής είναι προς το παρόν άγνωστη, θα πρέπει να περιλαμβάνει ένα πύρινο συνονθύλευμα σχετικιστικών σωματιδίων που φθάνει το ένα τρισεκατομμύριο βαθμούς.
Όμως πολύ πιο κοντά στο σπίτι μας βρίσκεται κάτι ακόμη πιο θερμό. Στον επιταχυντή του CERN, στη Γενεύη της Ελβετίας, μεταξύ της 8ης Νοεμβρίου και της 6ης Δεκεμβρίου 2010, πυρήνες μολύβδου συμπυκνώθηκαν μεταξύ τους στον LHC. Το αποτέλεσμα ήταν η υψηλότερη θερμοκρασία που έχει καταγραφεί ποτέ στη Γη, σε ένα υποατομικό πύρινο συσσωμάτωμα μερικών τρισεκατομμυρίων βαθμών. Το πείραμα αυτό μας δίνει μια ιδέα για το που υπάρχουν οι πιο ακραίες θερμοκρασίες του σύμπαντος. Δεν βρίσκονται στο παρόν αλλά στο παρελθόν και πιο συγκεκριμένα την στιγμή της δημιουργίας του Σύμπαντος. Κοιτώντας μέσα στην καρδιά της Μεγάλης Έκρηξης, με την μέχρι σήμερα γνωστή φυσική μπορούμε να φτάσουμε μέχρι μια θερμοκρασία η οποία διαθέτει 32 ψηφία. Πρόκειται για τη θερμοκρασία Planck (που προκύπτει από θεμελιώδεις σταθερές της φυσικής)
Πέραν αυτής της θερμοκρασίας η φυσική που ξέρουμε δεν ισχύει.

2. Το πιο ψυχρό αντικείμενο του σύμπαντος
Το διάστημα από μόνο του δεν είναι ούτε θερμό ούτε κρύο. Όταν απουσιάζουν τα "σωματίδια" που ταλαντώνονται θερμικά τότε η θερμοκρασία δεν έχει νόημα. Όμως υπάρχουν πολλά ψυχρά πράγματα στο διάστημα. Το ψυχρότερο σημείο στο ηλιακό μας σύστημα είναι αρκετά κοντά μας. Το διαστημικό σκάφος της ΝΑSΑ, LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter), το 2009 προσδιόρισε την θερμοκρασία κρατήρων στο νότιο πόλο της Σελήνης - που δεν τους βλέπει ποτέ ο ήλιος - στους 33 βαθμούς Κέλβιν (-240 βαθμούς Κελσίου), μια θερμοκρασία μικρότερη ακόμη και από τη θερμοκρασία του σκοτεινού και απομακρυσμένου Πλούτωνα.
Αυτό βέβαια το ρεκόρ μπορεί να καταρριφθεί από κάποιο δορυφόρο ή κάποιο νάνο πλανήτη πολύ μακριά από τον ήλιο. Πέρα από το ηλιακό μας σύστημα υπάρχουν κάποιοι ακόμη πιο ψυχροί μετεωρίτες και ο ψυχρότερος από αυτούς τους μοναχικούς περιπλανώμενους ίσως να βρίσκεται στα τεράστια διαγαλαξιακά κενά.
Θα θερμαίνεται μόνο από την ασθενή κοσμική ακτινοβολία μικροκυμάτων – την ακτινοβολία που σταμάτησε να αλληλεπιδρά με την ύλη κατά την Μεγάλη Έκρηξη και τώρα βρίσκεται παντού στο Σύμπαν αντιστοιχώντας σε μια θερμοκρασία περίπου 3 βαθμών Κέλβιν. Δεδομένου ότι η θερμοκρασία των 2,7 Κ γεμίζει ολόκληρο το σύμπαν, θα μπορούσε κανείς να πει ότι δεν υπάρχει σώμα με μικρότερη θερμοκρασία. Κι όμως δεν είναι έτσι!
Ένα νεφέλωμα που ονομάζεται Boomerang (βλέπε φωτο), 5000 έτη φωτός μακριά, έχει θερμοκρασία περίπου 1Κ. Το νεφέλωμα διαστέλλεται γρήγορα και γι αυτό ψύχεται (η εκτόνωση των αερίων μειώνει τη θερμοκρασία τους). Το αν το νεφέλωμα Boomerang παραμένει το πιο ψυχρό φυσικό αντικείμενο στο σύμπαν είναι υπό έρευνα. Στα γήινα όμως εργαστήρια, όπως στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας στην Μασαχουσέτη το 2003, ένα νέφος ατόμων Νατρίου έφθασε σε θερμοκρασία 0,45 νανοΚέλβιν (λιγότερο από μισό δισεκατομμυριοστό του βαθμού πάνω από το απόλυτο μηδέν, θερμοκρασία που είναι η μικρότερη που παρατηρήθηκε μέχρι τώρα στο σύμπαν.

3. Το πιο γρήγορο αντικείμενο του σύμπαντος
Η ταχύτητα είναι σχετική. Δεν υπάρχει κάτι ακίνητο στο σύμπαν ως προς το οποίο να μετράμε τις ταχύτητες των σωμάτων. Ίσως να είναι η κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου που βρίσκεται παντού στο σύμπαν (για το θέμα αυτό διαβάστε ΕΔΩ). Χρησιμοποιώντας το φαινόμενο Ντόπλερ μπορούμε να προσδιορίσουμε την ταχύτητά του ηλιακού μας συστήματος σε σχέση με την κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου, περίπου στα 600 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Οι απομακρυσμένοι γαλαξίες κινούνται πολύ γρηγορότερα: το σύμπαν διαστέλλεται προς όποια κατεύθυνση κι αν κοιτάξουμε. Πολύ μακριά υπάρχουν γαλαξίες που απομακρύνονται φαινομενικά με ταχύτητα μεγαλύτερη του φωτός, γεγονός που σημαίνει ότι η ακτινοβολία τους δεν πρόκειται να φτάσει ποτέ σε μας.
Στο ηλιακό μας σύστημα ο Ερμής είναι ο ταχύτερα κινούμενος πλανήτης με τροχιακή ταχύτητα περίπου 48 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο (km/s) - η αντίστοιχη τροχιακή ταχύτητα της γης είναι περίπου 30 km/s. Το διαστημικό σκάφος Hlios2 - ήταν το πρώτο που προσέγγισε τον Ερμή - έφτασε τα 70km/s εξαιτίας της βαρύτητας του ήλιου. Οι κομήτες των οποίων τμήμα της τροχιάς τους βρίσκεται έξω από το ηλιακό σύστημα, όταν προσεγγίζουν το ήλιο έχουν ταχύτητες μέχρι και 600km/s.
Στα εξωτερικά τμήματα του γαλαξία μας υπάρχουν κάποια περίεργα σώματα "τα άστρα υπερ-ταχύτητας" που κινούνται ως προς τον γαλαξία με ταχύτητα 850km/s. Η θεωρία λέει ότι η ταχύτητα αυτή σχετίζεται με τη γιγάντια μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία μας, η βαρύτητα της οποίας μπορεί να λειτουργήσει ως σφενδόνα. Οι μαύρες τρύπες εξαιτίας της ανυπέρβλητης  βαρύτητάς τους,  μπορούν να δημιουργήσουν μαγνητικούς ανεμοστρόβιλους οι οποίοι εκσφενδονίζουν πίδακες ύλης με ταχύτητες πάνω από το 99% της ταχύτητας του φωτός.
Οι περιστρεφόμενοι αστέρες νετρονίων, γνωστοί και ως pulsars μπορεί να περιστρέφονται με συχνότητα 1000 φορές το δευτερόλεπτο, που σημαίνει ότι η επιφάνειά τους κινείται με ταχύτητα πάνω από το 20% της ταχύτητας του φωτός. Αρκετά μακριά από την επιφάνειά τους, το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από το πάλσαρ μπορεί να κινηθεί γρηγορότερα από το φως. Αυτό δεν έρχεται σε σύγκρουση με τους νόμους της φυσικής καθώς το μαγνητικό πεδίο δεν μεταφέρει ενέργεια ή πληροφορία.
Αυτά τα υπερταχέα πεδία είναι ίσως η πηγή των ισχυρών, κανονικών παλμών ακτινοβολίας που μας στέλνουν τα πάλσαρ. Μικροσκοπικές διακυμάνσεις στον ρυθμό αυτών των παλμών θα μπορούσαν στο μέλλον να χρησιμοποιηθούν για την ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων.
Ακόμη και στερεά αντικείμενα μπορούν να πλησιάσουν την ταχύτητα του φωτός με τη βοήθεια μιας μαύρης τρύπας. Στον ορίζοντα των γεγονότων μιας μαύρης τρύπας, μια πέτρα απλά θα εξαφανιστεί. Όμως, δυο πέτρες, σε διαφορετικές τροχιές θα μπορούσαν να συγκρουστούν μεταξύ τους. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς των Tomohiro Harada και Masashi Kimura από το πανεπιστήμιο του Τόκιο, η περιστροφή μιας μαύρης τρύπας συμπαρασύρει σε μια δίνη τον περιβάλλοντα χώρο και αυξάνει την μέγιστη ταχύτητα σύγκρουσης. Το συμπέρασμα είναι ότι κάπου στο σύμπαν, δυο πέτρες που πιάστηκαν στα δίχτυα μιας περιστρεφόμενης μαύρης τρύπας κινούνται η μια προς την άλλη σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός.

4. Το πιο λαμπρό αντικείμενο του σύμπαντος
Οι καθημερινές μονάδες φωτεινότητας είναι πολύ μικρές για να περιγράψουν την λαμπρότητα του Σύμπαντος. Έτσι, οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν τον ήλιο που παράγει το εκτυφλωτικό φως των 4 επί (10 στην 26) Watts, ως μονάδα λαμπρότητας. Ο ήλιος στην πραγματικότητα είναι ένα μέσο άστρο ως προς την λαμπρότητα, αλλά υπάρχουν άστρα που είναι μακράν λαμπρότερα από αυτόν. Το πιο "φωτεινό" παράδειγμα είναι ο ε(έψιλον) του Ωρίωνα - που τη νύχτα φαίνεται και με γυμνό μάτι. Αυτός ο μπλε υπεργίγαντας βρίσκεται 1300 έτη φωτός μακριά και είναι 400000 φορές πιο φωτεινός από τον ήλιο.
Πολύ πιο μακριά μέσα στον γαλαξία μας υπάρχουν λαμπρότερα άστρα όπως ο ασταθής η(ήτα) Τρόπιδος, που ακτινοβολεί όσο 5 εκατομμύρια ήλιοι.
Τον Ιούλιο του 2010 οι αστρονόμοι βρήκαν τον R136a1 που έσπασε όλα τα ρεκόρ. Ο R136a1 είναι ένα άστρο στο Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου που λάμπει όσο σχεδόν 9 εκατομμύρια ήλιοι. Η μάζα του εκτιμάται ότι είναι 250 φορές μεγαλύτερη από τον ήλιο και αυτό το αλλόκοτο άστρο είναι βαρύτερο από όλα τα άστρα που αποτελούνται από τα γνωστά χημικά στοιχεία. Συνίσταται από υδρογόνο και ήλιο όπως τα άλλα άστρα ή υπάρχει κάτι λάθος στις θεωρίες που αφορούν την αστρική δομή;
Μερικά άστρα, τα σουπερνόβα, γίνονται ακόμη πιο φωτεινά, αλλά μόνο για λίγες εβδομάδες, και αυτό τους κοστίζει τη ζωή τους. Το σουπερνόβα που ονομάζεται SN 2005ap και βρίσκεται σε έναν γαλαξία 4,7 δισεκατομμύρια χρόνια μακριά, θεωρείται ως η πιο φωτεινή αστρική έκρηξη που έχει καταγραφεί ποτέ, φθάνοντας στην λαμπρότητα 100 δισεκατομμυρίων ήλιων.
Οι εκλάμψεις των ακτίνων γάμμα εκπέμπουν ακόμη μεγαλύτερη ενέργεια από ένα σουπερνόβα και μάλιστα σε χρονικό διάστημα δευτερολέπτων αντί εβδομάδων. Μια τέτοια έκλαμψη κάνει την ηλιακή μονάδα λαμπρότητας εντελώς άχρηστη: η λαμπρότητά τους είναι μεγαλύτερη από την λαμπρότητα (10 στην 18) ήλιων.
Αν οι εκρήξεις αυτές φαίνονται πολύ παροδικές, τότε οι λαμπρότερες σταθερές πηγές φωτός στο σύμπαν είναι τα κβάζαρς (quasars), όπου μια τεράστια μαύρη τρύπα ρουφάει τεράστιες ποσότητες ύλης άστρων και αερίων. Καθώς αυτή η καταδικασμένη ύλη προσπίπτει σπειροειδώς προς το εσωτερικό, γίνεται θερμή και λευκή, και μπορεί να λάμψει με το φως πάνω από 30 τρισεκατομμύρια ήλιων.

5. Το πιο σκοτεινό αντικείμενο του σύμπαντος
Η λαμπρότητα των γαλαξιών οφείλεται συνήθως στα δισεκατομμύρια φωτεινά άστρα και λαμπερά νεφελώματα από τα οποία αποτελούνται. Όχι όμως ο Segue 1, ο σκοτεινότερος γαλαξίας στην γειτονιά μας. Ο Segue 1 (φωτογραφία) είναι μόνο 75000 έτη φωτός μακριά, αλλά παρέμενε άγνωστος μέχρι το 2006, διότι η συνολική εκπομπή φωτός του είναι μόνο 300 φορές μεγαλύτερη από τον ήλιο μας.
Αυτό είναι παράξενο. Μερικά άστρα του γαλαξία αυτού κινούνται τόσο γρήγορα χωρίς να διαφεύγουν, γεγονός που σημαίνει ότι η βαρύτητα του γαλαξία πρέπει να είναι πολύ ισχυρή - να την δημιουργούν τουλάχιστον ένα εκατομμύριο ηλιακές μάζες. Όμως τα ορατά άστρα του είναι ελάχιστα πράγμα που σημαίνει ότι πρέπει αν αποτελείται εξολοκλήρου από εξωτική σκοτεινή ύλη.
Η μελέτη νάνων γαλαξιών όπως ο Segue 1 θα μας δώσουν περισσότερα στοιχεία για την σκοτεινή ύλη. Ακόμη καλύτερα θα ήταν αν οι αστρονόμοι ανακάλυπταν ένα «σκοτεινό άστρο», ένα άστρο που συνίσταται εξολοκλήρου από σκοτεινή ύλη....
Εν τω μεταξύ ο LHC, ο μεγάλος επιταχυντής αδρονίων στο CERN αναζητά σωματίδια σκοτεινής ύλης και ίσως τα επόμενα χρόνια το πιο «θερμό πράγμα στη Γη» να φωτίσει το πιο «σκοτεινό πράγμα του διαστήματος».


6. Το πιο πυκνό αντικείμενο του σύμπαντος
Στις ήπιες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας που επικρατούν στην επιφάνεια της Γης, το πιο πυκνό γνωστό υλικό είναι το μέταλλο όσμιο, του οποίου η πυκνότητα είναι 22 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό. Ακόμη και το όσμιο όμως είναι στην πραγματικότητα «κούφιο», γεμισμένο από ηλεκτρόνια – νέφη ηλεκτρονίων – γύρω από τους πυκνούς ατομικούς πυρήνες. Τα αραιά τα «νέφη των ηλεκτρονίων» παραμένουν ασυμπίεστα ακόμη και στις τεράστιες πιέσεις που επικρατούν στο εσωτερικό της Γης.
Όμως, πολύ μεγαλύτερη πίεση επικρατεί στον πυρήνα ενός γιγάντιου άστρου που κατέρρευσε, στο απομεινάρι που είναι γνωστό ως άστρο νετρονίων. Εκεί η ύλη βρίσκεται σε μια εξωτική και υπερ-πυκνή μορφή – κυρίως από νετρόνια, τα οποία προέκυψαν από την συνένωση πρωτονίων και ηλεκτρονίων. Ένα κυβικό μέτρο από ύλη νετρονίων (neutronium) θα μπορούσε να έχει μάζα μέχρι 10 εις την 18 χιλιόγραμμα ή ένα εκατομμύριο δισεκατομμύρια τόνους.
Ακόμη πυκνότερη ύλη υποτίθεται ότι υπάρχει στους πυρήνες των άστρων νετρονίων: η ύλη από κουάρκ, όπου τα πρωτόνια και τα νετρόνια είναι διαλυμένα στα συστατικά τους σωματίδια. Τα τελευταία όμως στοιχεία δείχνουν ότι αυτό μάλλον δεν ισχύει. Το “neutronium” ή ίσως η ύλη από κουάρκ μπορεί να είναι η πυκνότερη μορφή ύλης στο σύμπαν, αλλά μάλλον υπάρχουν αντικείμενα ακόμη πιο πυκνά.
Με μεγαλύτερη συμπίεση ένα άστρο νετρονίων μπορεί να μετατραπεί σε μαύρη τρύπα. Στην πραγματικότητα δεν είναι όλες οι μαύρες τρύπες ιδιαίτερα πυκνές. Μια μαύρη τρύπα στον κοντινό γαλαξία Μ87, με μάζα 6,4 δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του ήλιου έχει πυκνότητα 0,37 χιλιόγραμμα ανά κυβικό μέτρο (ο αέρας έχει μεγαλύτερη πυκνότητα). Από την άλλη μεριά, η μικρότερη γνωστή μαύρη τρύπα (XTE J1650-500) της οποίας η μάζα είναι 3,8 φορές η μάζα του ήλιου, έχει πυκνότητα πάνω από 10 εις την 18 χιλιόγραμμα ανά κυβικό μέτρο. Μικροσκοπικές μαύρες τρύπες θα μπορούσαν επίσης να είχαν προκύψει κατά τη διάρκεια της Μεγάλης Έκρηξης, όταν οι κβαντικές διακυμάνσεις σε ένα εξαιρετικά θερμό σύμπαν δημιούργησαν περιοχές τόσο πυκνές ικανές να καταρρεύσουν.
Μέσα στον ορίζοντα των γεγονότων μιας μαύρης τρύπας τα πράγματα γίνονται πολύ παράξενα. Η θεωρία της σχετικότητας μας λέει ότι η ύλη συμπιέζεται μέχρι να γίνει ένα «μαθηματικό σημείο» άπειρης πυκνότητας – όμως στις συνθήκες αυτές «καταρρέει» και η ίδια η θεωρία, διότι αρχίζουν να εμφανίζονται κβαντικά φαινόμενα που επηρεάζουν τον χωροχρόνο. Εκεί βρίσκεται το μεγάλο σύνορο της θεμελιώδους φυσικής, όπου η βαρύτητα συναντά τον κόσμο της κβαντομηχανικής. Οι θεωρητικοί πιστεύουν ότι μέσα από τις ακραίες συνθήκες των ιδιόμορφων σημείων των μαύρων τρυπών θα κατανοήσουν την βαθύτερη αιτία της πραγματικότητας.
Μήπως η καρδιά μιας μαύρης τρύπας υποκρύπτει ταλαντούμενες χορδές; Ή μήπως μια κβαντική σκουληκότρυπα; Δεν γνωρίζουμε .. .αν και οι υπολογισμοί δείχνουν ένα ανώτατο όριο για την πυκνότητα, την πυκνότητα Planck.
Μπορεί να προκύψει από την μάζα και το μήκος Planck ως εξής:
Αυτή η τιμή ίσως να αποτελεί και το ανώτατο όριο πυκνότητας στο σύμπαν.

7. Το πιο μεγάλο αντικείμενο του σύμπαντος
Ο μεγαλύτερος πλανήτης
Ο Δίας κυριαρχεί ανάμεσα στους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος. Όπως όλοι οι πλανήτες πάνω από ένα συγκεκριμένο μέγεθος, είναι ένας αέριος γίγαντας κυρίως από υδρογόνο και ήλιο. Το 2006 ανακαλύφθηκε ο μεγαλύτερος απ’ όλους τους αέριους γίγαντες πλανήτες, ο TRES-4, που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από ένα άστρο, σε απόσταση 1500 έτη φωτός από τη Γη. Έχει διάμετρο περίπου 1,8 φορές τη διάμετρο του Δία. Περιέργως όμως ο TRES-4 είναι πολύ ελαφρύς για το μέγεθός του. Έχει μόνο το 88% της μάζας του Δία και πυκνότητα περίπου 0,2 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό, μικρότερη από την πυκνότητα ενός φελλού. Το πώς ακριβώς ένας πλανήτης σαν τον TRES-4 είναι τόσο αραιός παραμένει μυστήριο.

Η μεγαλύτερη ανθρώπινη κατασκευή στο διάστημα
Ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός που έχει μήκος 109 μέτρα και ζυγίζει 370 τόνους.

Ο μεγαλύτερος γαλαξίας
Σύμφωνα με το καθιερωμένο πρότυπο σχηματισμού των γαλαξιών, οι μεγαλύτεροι γαλαξίες είναι τερατώδεις ελλειπτικοί γαλαξίες που σχηματίζονται από τη σύγκρουση πολλών μικρότερων γαλαξιών. Το μεγαλύτερο γνωστό παράδειγμα είναι ο IC 101, ένα εκατομμύριο έτη φωτός μακριά από μας, στο κέντρο της ομάδας των γαλαξιών Abell2029, που ανακαλύφθηκε το 2009.
Ο IC 1101 απλώνεται σε μια απόσταση 6 εκατομμυρίων ετών φωτός και έχει χιλιάδες φορές μεγαλύτερο όγκο από τον γαλαξία μας.

Η μεγαλύτερη τρύπα
Δεν αναφερόμαστε σε μαύρη τρύπα, αλλά σε μια τεράστια έκταση αχανούς σκότους. Μεταξύ των γαλαξιών μεσολαβούν τεράστια κενά και το μεγαλύτερο από αυτά ανακαλύφθηκε το 2007 – είναι πάρα πολύ μεγάλο - περίπου ένα δισεκατομμύρια έτη φωτός. Μια εξωπραγματική ερμηνεία είναι ότι πρόκειται για ένα ίχνος που άφησε η στενή επαφή του σύμπαντος με ένα άλλο σύμπαν.

Το μεγαλύτερο άστρο
Μάλλον είναι ένα άστρο που ονομάζεται VY Canis Majoris (Μέγας Κύων), 5000 έτη φωτός μακριά από τη Γη, στο οποίο χωράνε 8 δισεκατομμύρια ήλιοι. Έχει διάμετρο περίπου 3 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα που τον τοποθετεί σε μια χούφτα άστρων που φέρουν τον τίτλο του κόκκινου υπεργίγαντα. Η εκτιμήσεις αυτές πάντως αμφισβητούνται.

8. Το πιο στρογγυλό αντικείμενο του σύμπαντος
Στη μεσαιωνική κοσμολογία, το σύμπαν ήταν μια σειρά από τέλειες σφαίρες, η μια μέσα στην άλλη οι οποίες μετακινούσαν τον ήλιο, τη σελήνη, τους πλανήτες και τα αστέρια. Σήμερα που γνωρίζουμε πολύ περισσότερες λεπτομέρειες για το σύμπαν, υπάρχει σε αυτό κάποιο αντικείμενο που να αντανακλά το όραμα της σφαιρικής τελειότητας;
Οι ίδιοι οι πλανήτες έχουν σφαιροειδή σχήματα εξαιτίας της βαρύτητάς τους. Τα πιο σημαντικά εξογκώματα και βαθουλώματα της γης, από το όρος Έβερεστ μέχρι την τάφρο των Μαριανών, δεν ξεπερνούν το 0,2% της ακτίνας του πλανήτη.
Όμως η Γη είναι πολύ «κρημνώδης» σε σύγκριση με τα άστρα νετρονίων. Η πυκνότητα των άστρων νετρονίων είναι τεράστια και η βαρύτητα στην επιφάνειά τους είναι 200 δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από την βαρύτητα στην επιφάνεια της γης. Αυτό είναι ικανό να ισοπεδώσει κάθε προεξοχή στην επιφάνεια. Το όρος Έβερεστ ενός αστέρα νετρονίων πιθανόν να μην υπερβαίνει σε ύψος τα 5 χιλιοστά. Δεδομένου ότι η ακτίνα αυτών των άστρων είναι 10 με 15 χιλιόμετρα, το ύψος των «Ιμαλαϊων» τους θα είναι το ένα εκατομμυριοστό της αστρικής ακτίνας τους.
Για μια περίοδο 16 μηνών μεταξύ 2004 και 2005, οι σφαίρες που στάλθηκαν τότε στο διάστημα συναγωνίστηκαν την στρογγυλότητα των άστρων νετρονίων. Τις μετέφερε ένας δορυφόρος (Gravity Probe B) ο οποίος σχεδιάστηκε για την ανίχνευση των στρεβλώσεων του χωροχρόνου που οφείλονται στην μάζα του πλανήτη μας, σύμφωνα με τη γενική θεωρία της σχετικότητας. Η περιστροφή της γης παρασύρει τον περιβάλλοντα χώρο δημιουργώντας μια τέτοια στρέβλωση. Χρησιμοποιήθηκαν τέσσερα γυροσκόπια βασισμένα σε μικρές σφαίρες από χαλαζία, των οποίων οι επιφάνειες ήταν σχεδόν τέλεια σφαιρικές – οι ανωμαλίες σε αυτές δεν ήταν μεγαλύτερες από 0,4 στο εκατομμύριο.
Όμως η σχετικότητα τυχαίνει να μας προσφέρει κάτι περισσότερο στρογγυλό από τις σφαίρες του δορυφόρου. Ο ορίζοντας των γεγονότων μιας μαύρης τρύπας χαρακτηρίζει την περιοχή από την οποία το φως δεν μπορεί να διαφύγει από την βαρύτητα της μαύρης τρύπας και να φτάσει στα μάτια του παρατηρητή. Μπορεί η ψευδοεπιφάνεια του ορίζοντα των γεγονότων να έχει την τέλεια «στρογγυλότητα». Ίσως στο μέλλον οι αστρονόμοι να καταφέρουν να διακρίνουν εικόνες από τους ορίζοντες των γεγονότων κάποιας μαύρης τρύπας και να επιβεβαιώσουν την παραπάνω αναμενόμενη υπόθεση. Διαφορετικά θα χρειαστούμε μια νέα θεωρία βαρύτητας.
physicsgg.wordpress.com

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...