Astronomie a vědaHobby

Jaká je nejnižší teplota ve vesmíru



Jaká je nejnižší teplota ve vesmíru?

Vesmír je fascinující místo, plné extrémních podmínek, které si na Zemi jen těžko dokážeme představit. Jedním z nejzajímavějších aspektů kosmického prostředí je teplota – zatímco na povrchu některých planet může dosahovat stovek stupňů Celsia, v hlubokém vesmíru panuje téměř absolutní chlad. Ale jaká je vlastně nejnižší teplota ve vesmíru? A může být vůbec dosaženo absolutní nuly (-273,15 °C)?

Co znamená teplota a jak se měří?

Než se pustíme do hledání nejchladnějšího místa ve vesmíru, je důležité pochopit, co vlastně teplota znamená. Teplota je fyzikální veličina, která měří střední kinetickou energii částic v látce. Čím rychleji se částice pohybují, tím vyšší je teplota. Naopak, když se pohyb zpomalí, teplota klesá.

Pokud bychom teoreticky zpomalili pohyb částic na úplné minimum, dosáhli bychom absolutní nuly, tedy -273,15 °C (0 kelvinů, K). Na této teplotě se částice téměř zastaví, i když kvantové efekty stále umožňují určité minimální vibrace.

Vesmírná teplota se obvykle měří v kelvinech (K), kde 0 K odpovídá absolutní nule a teploty nad tímto bodem značí různé úrovně tepelné energie.

Nejnižší teplota přirozeně dosažitelná ve vesmíru

Pokud bychom vzali prázdný vesmír daleko od hvězd, planet a dalších objektů, mohli bychom očekávat, že zde bude naprostý chlad. Nicméně vesmír není úplně prázdný. Kosmické mikrovlnné pozadí (CMB), což je zbytkové záření z Velkého třesku, prohřívá vesmír na přibližně 2,7 K (-270,45 °C).

To znamená, že pokud bychom se dostali do nejodlehlejších částí vesmíru, mimo gravitační vliv hvězd a galaxií, nikdy bychom nenarazili na místo chladnější než 2,7 K.

Nejchladnější místo ve vesmíru

I když kosmické pozadí nastavuje určitou minimální teplotu, v některých specifických oblastech se teplota může dostat ještě níže. Jedním z nejznámějších příkladů je mlhovina Bumerang, která se nachází přibližně 5000 světelných let od Země v souhvězdí Kentaura.

Tato mlhovina má extrémně nízkou teplotu pouhých 1 K (-272,15 °C), což je chladnější než kosmické mikrovlnné pozadí. Jak je to možné?

Mlhovina Bumerang je protoplanetární mlhovina, což znamená, že jde o plyn a prach odhozený umírající hvězdou. Hvězda v jejím středu vyvrhuje hmotu obrovskou rychlostí, což způsobuje rychlé rozpínání plynu. Jak se plyn rozpíná, dochází k adiabatickému ochlazování (podobně jako u rozpínajícího se plynu v ledničce). Výsledkem je nejchladnější přirozeně se vyskytující místo ve vesmíru, které vědci dosud objevili.

Může být dosažena absolutní nula?

I když je 1 K extrémně nízká teplota, stále to není absolutní nula (-273,15 °C, 0 K). Ale mohlo by se jí dosáhnout?

V přírodě ne. Absolutní nula je teoretický limit, kterého nelze dosáhnout přirozenými procesy. Existují však laboratorní experimenty, kde vědci dokázali vytvořit prostředí chladnější než mlhovina Bumerang.

Nejnižší teploty vytvořené člověkem

Vědci v laboratořích dokázali dosáhnout teplot ještě nižších než ve vesmíru. V roce 2019 vytvořili fyzikové z NASA na Mezinárodní vesmírné stanici ultrachladný plyn s teplotou 100 pikokelvinů (pK), což je 0,0000000001 K nad absolutní nulou.

To je nejnižší teplota, jaká kdy byla zaznamenána. Experiment probíhal v zařízení Cold Atom Lab (CAL), které umožňuje manipulaci s atomy v téměř nulové gravitaci.

Další rekord padl v roce 2021, kdy vědci z Německa v experimentech s Bose-Einsteinovým kondenzátem dokázali na krátkou dobu zpomalit atomy na 38 pikokelvinů (pK).

Proč je výzkum extrémně nízkých teplot důležitý?

Zkoumání extrémně nízkých teplot má obrovský význam nejen pro teoretickou fyziku, ale i pro praktické aplikace:

  • Kvantová mechanika – chování částic při extrémním ochlazení může vést k objevům nových fyzikálních jevů.
  • Supravodivost – materiály při nízkých teplotách vykazují nulový elektrický odpor, což je využitelné v moderní elektronice.
  • Supratekutost – kapaliny při extrémně nízkých teplotách ztrácejí vnitřní tření, což má aplikace v astrofyzice i technologiích chlazení.

Nejnižší teplota ve vesmíru přirozeně dosahuje přibližně 1 K v mlhovině Bumerang, což je výsledek extrémně rychlého rozpínání plynů. I když kosmické mikrovlnné pozadí nastavuje teplotní minimum na 2,7 K, některé procesy mohou způsobit, že se místní teploty dostanou níže.

Vědci na Zemi však dokázali dosáhnout teplot mnohem nižších než kdekoliv ve vesmíru, což otevírá dveře k novým objevům v kvantové mechanice a technologiích budoucnosti.

Hledání nejchladnějšího místa ve vesmíru je fascinující cestou k pochopení toho, jak funguje vesmír i samotné zákony fyziky. Možná jednou objevíme ještě chladnější objekty – a kdo ví, třeba i nové exotické stavy hmoty, které změní náš pohled na vesmír.

FaktorHodnota / TeplotaPopisVliv na vesmírné prostředí
Absolutní nula-273,15 °C (0 K)Nejnižší možná teplota, kdy ustává pohyb atomůNení dosažitelná přirozeně, pouze teoreticky
Průměrná teplota vesmíru-270,42 °C (2,73 K)Způsobena kosmickým mikrovlnným pozadímUrčuje energetický stav mezihvězdného prostoru
Nejnižší přirozeně naměřená teplota-272,15 °C (1 K)Zaznamenána v mlhovině BumerangPřirozené ochlazování expanzí plynu
Nejchladnější planeta-224 °CNeptun – nejchladnější planeta Sluneční soustavySilné atmosférické bouře, extrémní podmínky
Teplota na Měsíci (stín)-233 °CExtrémně chladné oblasti v trvalém stínuMožnost existence zmrzlé vody
Teplota v mezihvězdném prostoru-271,3 °CExtrémně chladné oblasti daleko od hvězdOvlivňuje formování hvězd a planet
Nejchladnější uměle vytvořené místo-273,149999999 °CDosaženo v laboratoři pomocí laserového chlazeníStudium kvantových jevů při extrémně nízkých teplotách
Kosmické mikrovlnné pozadí-270,42 °CZbytek záření po velkém třeskuKlíčový důkaz pro teorii velkého třesku
Teplota ve stínu na Plutu-240 °CSilně závislá na poloze Pluta v jeho oběhuVliv na atmosféru Pluta, která zamrzá
Nejchladnější exoplaneta-223 °COGLE-2005-BLG-390Lb, vzdálená 20 000 světelných letPovrch pokryt ledem, žádná atmosféra
Teplota na Europa (měsíc Jupiteru)-160 °CSilná ledová kůra, možnost podpovrchového oceánuPotenciální možnost existence života
Teplota v molekulárním mračnu-260 °CNejchladnější přirozené oblasti v Mléčné drázeVznik hvězd a planetárních systémů
Teplota na Enceladu (měsíc Saturnu)-198 °CPovrch pokryt ledem, pod ním kapalná vodaMožnost podpovrchového oceánu a mikrobiálního života
Teplota v jádru naší Galaxie-240 °C až -250 °COblasti mimo vliv hvězdného zářeníStudium vývoje galaxií a hvězdných formací
Teplota v černé dířeBlízká absolutní nuleExtrémně chladný vnějšek, ale nekonečně horké jádroVědecký paradox – černé díry zároveň chladné i horké




Prohlédněte si veškeré naše rubriky:

Podívejte se i na naše magazíny: