Universumin korkeimmat lämpötilat.

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

1. missä on kaikista suurimpia lämpötiloja?

2. kuinka suureksi lämpötila voi teoreettisesti kasvaa?

3. kylmyydellä on rajansa ja syy tiedetään, mutta onko kuumuudella myös ääripää ja jos, niin miksi?

Kommentit (11)

vihertaapero
Seuraa 
Viestejä6081
Liittynyt7.3.2006

Lämpöhän taitaa olla värähtelyä Jos värähtelyn nopeus saavuttaa valonnopeuden, alkaa raja sitten kai olemaan siinä?

Konsta: ...joten jäähdytysvesi on varmasti erittäin korkeaktiivista.
Brainwashed: En tosiaankaan pidä itseäni minään asiantuntijana...

Puuhevonen
Seuraa 
Viestejä5279
Liittynyt9.1.2011

Eiköhän korkeimmat lämpötilat löydy hypernovaräjähdyksissä, joissa vapautuu lyhyessä ajassa 10^48 joulea energiaa tai sata tavallista supernovaa. Siitä voi sitten laskea hieman tarvittavaa lämpötilaa.

Eli siis hypernovaräjähdyksiä kannattaa miettiä kaikkein kuumimpina paikkoina. Tarkemmin sanottuna Pair-Instability Supernova muodostaa kuumimmat olosuhteet. Siinä suuren 130-250 auringon massaisen tähden ytimen lämpötila nousee niin korkeaksi että sitä lämpötilaa vastaavien gammasäteiden energia kasvaa niin suureksi, että koska E=mc^2, niin fotoni muodostaa positroni-elektroniparin. Tästä johtuen tähti menettää äkisti fotonien säteilypaineen, jolloin koko tähti romahtaa gravitaation vaikutuksesta. Tästä edelleen seuraa kauheuksia, eli koko tähti räjähtää hypernovana kappaleiksi eikä jäljelle jää edes neutronitähteä tai mustaa aukkoa.

Valitettavasti lopullinen loppulämpötila jäi edelleen avoimeksi, mutta lämpötilalla näyttäisi olevan yläraja, eli liian korkeassa lämpötilassa lämpöenergia muuntuu massaksi. Eli lämpötila ei voi koskaan nousta tuota Pair-Instability -tapahtuman lämpötilaa korkeammaksi. Arvaisin että korkein mahdollienn lämpötila on jossain päälle 100 miljardia kelviniä.

»According to the general theory of relativity space without aether is unthinkable.»

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26834
Liittynyt16.3.2005

Vastamuodostinut neutronitähti lienee kuumimpien kohteiden joukossa, koska se saa massiivisen määrän potentiaalienergiaa. Kuumimpia lämpötiloja, esimerkiksi neutronitähdissä, rajoittaa neutriinoparinmuodostus. Neutriinot pääsevät esteettä pakenemaan neutronitähdistäkin ja kuljettavat liian energian mennessään.

Musta aukko lienee tapahtumahorisontin sisällä vielä kuumempi tapaus, koska aine romahtaa yhä pienempään tilaan ja mikään mekanismi ei kuljeta vapautunutta potentiaalienergiaa ulos, mutta sen olomuodosta ja lämpötilasta tunnetut teoriat eivät anna järkeviä ennusteita.

D'oh
Seuraa 
Viestejä281
Liittynyt17.3.2005
Puuhevonen
Valitettavasti lopullinen loppulämpötila jäi edelleen avoimeksi, mutta lämpötilalla näyttäisi olevan yläraja, eli liian korkeassa lämpötilassa lämpöenergia muuntuu massaksi. Eli lämpötila ei voi koskaan nousta tuota Pair-Instability -tapahtuman lämpötilaa korkeammaksi. Arvaisin että korkein mahdollienn lämpötila on jossain päälle 100 miljardia kelviniä.



Parinmuodostus tapahtuu atomiytimen sähköisen voiman vaikutuspiirissä, joten elektroni-positroni parin muodostava 1,02 MeV gammakvantti saattaa olla maksimienergia hyvin tiheissä olosuhteissa kuten tuollaisen superjättiläisen ytimessä, mutta tyhjässä avaruudessa voidaan havaita huomattavasti suurienergisempiäkin fotoneja. Kaukaisista kvasaareista on havaittu jopa 500 GeV energiaisia gammakvantteja.

Teoreettinen maksimi lämpötilalle lienee viimeistään sitten kun fotonin aallonpituus lyhenee pienemmäksi kuin aallonpituutta vastaavan energian chwarzschildin säde, jolloin fotoni romahtaisi mustaksi aukoksi. Joku halukas laskekoon mitä se tekisi kelvineinä.
Käytännössä kuitenkin parinmuodostus raskaiksi hiukkasiksi käy varsin aggressiiviseksi jo pienemmillä energioilla.

Alennuskoodi ensitilaajille @ iherb.com: RIX283

Astronomy
Seuraa 
Viestejä3976
Liittynyt12.6.2007
Puuhevonen

Valitettavasti lopullinen loppulämpötila jäi edelleen avoimeksi, mutta lämpötilalla näyttäisi olevan yläraja, eli liian korkeassa lämpötilassa lämpöenergia muuntuu massaksi.

Muista että ei vaan lämpöenergia, vaan kaikki energia missä muodossa tahansa, edustaa massaa. Ja päinvastoin

"The universe is a big place, perhaps the biggest".
"Those of you who believe in telekinetics, raise my hand".
Kurt Vonnegut
"Voihan fusk." Minä

Vierailija

eli minkälaiseksi massaksi äärimmäinen lämpötila lopulta muuttuu?
noin teoreettisesti?

onko lämpö siis avaruuden massan lähde , uuh, vittu mä kuulostan typerältä

Vierailija

tiedämme että absoluuttisen nollapisteen alle ei voi mennä koska atomit ei enään liiku (olihan se näin)

mutta jos ajatellaan sen sijaan kuumuutta ja sen ääripäätä

1. onko kuumuudella ääripää?
2. mikä on kuumin ihmisen luoma lämpötila?
3. täytyykö kuumuudella olla ääripää kuten kylmyydellä?
4. jos, niin miksi kuumuus voi saavuttaa ääripään? eli siis, minkä vuoksi kuuma ei voisi enään mennä kuumemmaksi? (kuten atomien pysähdys rajoittaa kylmyyden)

Puuhevonen
Seuraa 
Viestejä5279
Liittynyt9.1.2011

Tästä on olemassa jo ketju, mutta kuumuus ei voi kasvaa äärettömäksi, koska jos kappaletta lämmitetään riittävästi, niin sen lämpöenergia muuttuu massaksi kaavan E=mc^2 mukaan. Muttaa raja ei ole täsmällinen, koska systeemin termodynamiikka riippuu paitsi lämpötilasta myös paineesta.

Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että esimerkiksi tähteä estää romahtamasta sen ytimen korkean lämpötilan aiheuttama säteilypaine. Kun lämpötila kasvaa riittävän korkeaksi, niin lämpötilaa vastaavan gammasäteilyn fotonit muuttuvat spontaanisti positroni-elektronipariksi, jolloin säteilypaineen kyky estää tähteä romahtamasta katoaa. Tämä transitio tapahtuu nopeasti 130-200 auringonmassaisissa tähdissä sen elinkaaren loputtua jolloin tähti luhistuu nopeasti ja räjähtää hypernovana kappaleiksi muodostamatta neutronitähteä.

»According to the general theory of relativity space without aether is unthinkable.»

Puuhevonen
Seuraa 
Viestejä5279
Liittynyt9.1.2011

New Scientist sattumoisin kirjoittikin tänään tästä artikkelin (lukeminen vaatii rekisteröitymisen/kirjautumisen)

Eight extremes: The hottest thing in the universe
http://www.newscientist.com/article/mg2 ... verse.html

Siinä todettiin että tuon mainitsemani tähden maksimilämpötila voi maksimissaan nousta siis 6 gigakelviniin. Sen sijaan supernovaräjähdyksissä on mitattu korkeimmillaan lämpötiloja jotka ovat 200 gigakelviniä. Tämä on voitu mitata, koska supernovassa suurin osa energiasta purkautuu neutriinoina. Gammapurkauksissa voidaan otaksua lämpötilan nousevan vielä tästäkin.

Räjähdyksissä lämpötilan käsite kuitenkin hämärtyy ja artikkeli sekoittaakin sujuvasti energian ja lämpötilan. Kun väittää että LHC:n törmäyksissä »lämpötila» voi hetkellisesti nousta moniin terakelvineihin. Tällaisissa tilanteissa on kuitenkin mielestäni mieletöntä puhua lämpötilasta.

Eli minusta tuo 6 gigakelviniä on korkein mahdollinen lämpötila suljetulle ja vakaalle systeemille.

»According to the general theory of relativity space without aether is unthinkable.»

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26834
Liittynyt16.3.2005
thedude
tiedämme että absoluuttisen nollapisteen alle ei voi mennä koska atomit ei enään liiku (olihan se näin)

mutta jos ajatellaan sen sijaan kuumuutta ja sen ääripäätä

1. onko kuumuudella ääripää?




Kuumuuden yläraja edellyttäisi, että systeemin energia vapausastetta kohti olisi rajoitettu. Normaalisti niin ei ole, mutta voidaan tehdä tietyntyyppisiä kvanttimekaanisia systeemejä, joissa tuollainen rajoitus on. Siitä seuraa sitten negatiivisia lämpötiloja ym. hämäriä ilmiöitä.

2. mikä on kuumin ihmisen luoma lämpötila?



Ydinräjähdyksissä on satoja megakelvinejä. Hiukkaskiihdytinkokeissa paljon enemmän, mutta niissä se kuuma kohta käsittää muutaman (satoja?) hullun hiukkasen.

3. täytyykö kuumuudella olla ääripää kuten kylmyydellä?
4. jos, niin miksi kuumuus voi saavuttaa ääripään? eli siis, minkä vuoksi kuuma ei voisi enään mennä kuumemmaksi? (kuten atomien pysähdys rajoittaa kylmyyden)



Lämpötila on jonkin systeemin energia vapausastetta kohti. Lämpötilan ääripää liittyy siten siihen, että systeemin energiatilat ovat rajoitetut. Pienillä energioilla niin on aina, kaikilla systeemeillä on ns. perustila, alin mahdollinen energiatila. Se ei tarkoita lämpöliikkeen loppumista kokonaan, koska kvanttimaailmassa sellainen ei ole mahdollista, mutta liike-energialla on siinä tilassa pienin mahdollinen arvo, josta ei enää voi hidastaa liikettä. Siitä seuraa matalin lämpötila, absoluuttinen nollapiste.

Kuten jo kirjoitin, toinen ääripää edellyttäisi energiatilojen rajoittamista myös ylhäältä. Tietyin edellytyksin sellaisia systeemejä voidaan tehdä mikroskooppisessa skaalassa (esim. atomiydinten spintiloista) ja niiden ominaisuuksia mitata. Sellaisten lämpötilojen suora vertaaminen siihen mitä käytännössä ymmärretään lämpötilalla ei kuitenkaan ole erityisen mielekästä, vaikka fysikaalisesti kyseessä onkin sama suure.

Toinen asia on sitten Planckin lämpötila, jossa nykyään tunnetut luonnonlait lakkaavat pätemästä. Sitä korkeammat lämpötilat ovat siten tunnetun fysiikan kannalta mielettömiä, joskin eipä se paljon luontoa rajoita mitä ihminen tuntee tai ei. Ei sellaista lämpötilaa kuitenkaan esiinny missään tunnetussa systeemissä. Mustan aukon sisuskalujen lämpötila lienee jotain eksoottista, jos se ydinalue, johon massa pakkautuu, on kovin pieni, mutta siitä ei ole olemassa mitään hyvää teoreettista mallia.

Tietääkseni kuumimpia astronomisia kohteita ovat vastamuodostuneet neutronitähdet, joiden lämpötila voi olla satoja gigakelvinejä. Tuollaisessa lämpötilassa neutriinoparien muodostuminen on erittäin tehokas energian poiskuljettaja, ja tuollainen tähti jäähtyy ainakin kertaluokan sekunneissa.

Uusimmat

Suosituimmat