Evrenin Keşfedilen En Soğuk Yeri Neresidir?
Buz gibi bir kış gecesinde titreyerek yürüdüğünüzü düşünün. Şimdi bu soğuğu milyonlarca kez katlayarak daha fazla hissetmeye çalışın. Buna rağmen hala evrendeki en soğuk yerin yakınından bile geçemiyorsunuz. Gözle görülemeyen, hissedilemeyen ancak bilimin hassas ölçümleriyle tespit edilebilen bu dondurucu bölgenin sıcaklığı, mutlak sıfıra, yani sıcaklığın teorik olarak en düşük noktasına çok yakın. Dünyadaki en soğuk laboratuvarlardan yıldızlararası boşluğa kadar uzanan bu keşif yolculuğunda varış noktamız evrenin en soğuk yeri : Bumerang Nebulası.
Evrenin En Soğuk Yeri : Bumerang Nebulası
Bilim insanlarına göre evrenin en soğuk yeri, dünyadan yaklaşık 5 bin ışık yılı uzakta bulunan Bumerang Nebulası’dır. Centaurus (Erboğa) takımyıldızında bulunan Bumerang Nebulası’nın sıcaklığı 1 Kelvin’dir. Yani mutlak sıfır sıcaklığı -273.15°C olduğundan Bumerang Nebulası -272.15°C sıcaklığındadır diyebiliriz. Big Bang kaynaklı -270°C’lik kozmik ışıma bile Bumerang Nebulası’ndan daha sıcak kalmaktadır. Mutlak sıfır sıcaklığı, yani 0 Kelvin, teorik olarak yaklaşılabilen fakat termodinamik kanunları doğrultusunda ulaşılamayan sıcaklıktır.
Gökbilimci Raghvendra Sahai, yıldızdan çıkan gazın dışarı doğru hareket ederken hızla genişleyebileceğini ve sıcaklığın önemli ölçüde düşmesine sebep olarak onu bir tür kozmik buzdolabı haline getirebileceğini söylemiştir. Bu nedenle 1995’te Sahai liderliğindeki bir ekip, Şili’deki İsveç-ESO Submillimetre Teleskobu’nu kullanarak Bumerang Bulutsusu‘nun sıcaklık değerini ölçtü. Elde edilen sonuçlar 2013 yılında Şili’deki ALMA Teleskobu ile doğrulandı.
Sahai’nin 2017 yılında Astrophysical Journal’da yayınlanan çalışmasında bu konu daha detaylı bir şekilde ele alındı. Böylesine büyük bir kütleyi, bu kadar yüksek hızlarda dışarı atmanın tek yolu, etkileşen iki yıldızın kütle çekim enerjisiydi. Bu durum, ikili yıldız sisteminin evriminin bir sonucu olduğundan, nebulanın aşırı soğukluğu sonsuza dek sürmeyecekti. Sahai ve ekibininin 2013 yılındaki çalışmaları bulutsunun en dış kısımlarının çoktan ısınmaya başladığını ortaya koymuştur.
Bumerang Nebulası emektar teleskobumuz Hubble Uzay Teleskobu tarafından ayrıntılı bir şekilde fotoğraflanmıştır. Hubble Uzay Teleskobu’nun geçtiğimiz yıllarda uzaya fırlatılan James Webb Uzay Teleskobu’ndan farklarını buraya tıklayarak inceleyebilirsiniz.
Bumerang Nebulası’nın Yapısı
Şili’de bulunan ALMA teleskobu tarafından gözlemlenen Bumerang Nebulası tam 3 trilyon km boyundadır. Merkezinden ayrılan iki adet uzantısı bulunduğu için bumeranga veya papyona benzemektedir. Bu yapı, nebulanın sahip olduğu hidrojen ve helyum jetleriyle oluşmaktadır. Aslen ömrünün sonuna yaklaşan bir yıldızın çekirdeğinden çıkan gazdır. Bu gaz çekirdekten dışarı doğru yayılırken bir F-16 jetinden 250 kat daha hızlı hareket eder. Bu sayede etrafındaki bulutsunun sıcaklığını mutlak sıfıra yakın bir değere düşürür. Bilim insanları bu durumun, nebulanın gazı püskürten ve gazı çeken 2 adet yıldıza sahip olmasından kaynaklandığı şeklinde açıklıyor. Ölmekte olan yıldız, her yıl güneşin kütlesinin binde biri oranında hafiflemektedir. Bu hız, benzer bulutsulara göre 10-100 kat daha fazladır.
Bumerang Nebulası’nın içeriğinde yer alan toz sayesinde kozmik ışıma kaynaklı sıcaklık artışı engellenmektedir. Ayrıca bu tozlar çekirdeğe yakın bölgede daha yoğun olduğundan nebulanın iç kısmı daha sıcaktır ve gazın yayılma hızı daha yavaştır. Fakat gazların genişlemesinin basıncın düşmesine neden olması ve basınçtaki azalmanın da gaz moleküllerini yavaşlatması sebebiyle gazlar genişledikçe soğumaktadır. Bumerang Nebulası’nın bu denli soğuk olmasının sebebi de gazın hızlı bir şekilde yayılmasıdır.
Evrende Ölçülen En Düşük Sıcaklık Değerleri
Laboratuvar ortamında yapılan birçok deneyde gün geçtikçe daha düşük sıcaklıklar elde edilmektedir. İtalya’da bulunan Gran Sasso Laboratuvarı ve Finlandiya’daki düşük ısı laboratuvarında mutlak sıfıra yakın sıcaklıklara ulaşılmıştır. Ayrıca Bremen Üniversitesi‘ndeki laboratuvar ortamında yapılan bir çalışmada Alman araştırmacılar tarafından 38 pikokelvin sıcaklığı ölçülmüştür. Yani mutlak sıfırın çok çok düşük bir seviye üzerinde. Kuantum mekaniğini daha iyi anlamak amacıyla yapılan bu çalışmada atomların dalga özellikleri incelenmiştir. Deneyde manyetik bir mercek kullanılarak Bose-Einstein yoğunlaşması olarak da bilinen kuantum gazı şekillendirilmiş ve gazın davranışının kontrol edilmesi hedeflenmiştir. Kuantum mekaniği hakkında teknik detayları öğrenebilmek için ‘Kuantum Mekaniği: Klasik Fiziği Aşan Paradigma‘ başlıklı yazımızı incelemenizi öneririz.
MIT‘de eğitim gören öğrenciler de okullarının şimdiye kadarki en soğuk okul olduğunu bilmekten mutlu olacaklardır. Üniversitede fizik araştırmaları yapan bir ekip 2015 yılında sodyum ve potasyum atomlarını -273.149°C‘ye soğutmuşlardır. Soğuk cisimlerin elde edilmesi süperiletkenlik çalışmalarında, kuantum bilgisayarlarda, sensörlerde ve uzay araştırmalarında kullanılması açısından önemlidir.
Dünya’da kaydedilen en düşük sıcaklık ise 2010 yılında Antarktika’daki Dome Fuji’de -144°C olarak elde edilmiştir. Evet soğuk. Fakat mutlak sıfıra yakın bile değil. NASA’nın Ay Yörünge Keşif Aracı ise 2009 yılında Ay’ın güney kutbuna yakın olan ve sürekli gölgede kalan kraterlerde -400°C‘yi ölçmüştür. Gezegenler arasında ise şimdiye kadar kaydedilen en düşük sıcaklık Uranüs‘te tespit edildi. Bu rüzgarlı buz devinde 49 Kelvin‘e kadar düşük sıcaklıklar kaydedilmiştir.
