Evrenin Keşfedilen En Soğuk Yeri Neresidir?
Sıcaklık, maddenin sahip olduğu ısı atomlarının hareket hızıyla ölçülebilen bir kavramdır. Basit bir ifadeyle atomlar ne kadar hızlı hareket ederse sıcaklık o kadar artar; ne kadar yavaş hareket ederlerse de o kadar azalır. Peki evrenin en soğuk yeri neresidir? Antarktika? Plüton? Yoksa Ankara mı? Evrenin en soğuk yeri tahmin edeceğiniz üzere dünyadan çok çok uzakta bir yerde. Aslında teorik olarak bu soğukluk derecesini dünyada laboratuvar ortamında elde etmek de mümkün. Dolayısıyla evrenin en soğuk yerini hem teorik hem de doğal açıdan inceleyelim:
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 sıcaklığının -273.15 derece olduğunu düşünecek olursak Bumerang Nebulası -272.15 derece sıcaklığındadır diyebiliriz. Big Bang kaynaklı -270 derecelik kozmik ışıma bile Bumerang Nebulası’ndan daha sıcak kalmaktadır. Mutlak sıfır sıcaklığı, yani 0 Kelvin, teorik olarak yaklaşılabilen ama termodinamik kanunları doğrultusunda ulaşılamayan bir sıcaklıktır.
Bumerang Nebulası emektar teleskobumuz Hubble Uzay Teleskobu tarafından ayrıntılı bir şekilde fotoğraflanmıştır. Hubble Uzay Teleskobu’nun geçtiğimiz aylarda uzaya fırlatılan James Webb Uzay Teleskobu’ndan farklarını buraya tıklayarak inceleyebilirsiniz.
Şili’de bulunan ALMA teleskobu tarafından gözlemlenen Bumerang Nebulası tam 3 trilyon km boyundadır. Merkezinden ayrılan iki adet uzantısı bulunduğu için bumerang veya papyon yapısına benzemektedir. Bu yapı, nebulanın sahip olduğu hidrojen ve helyum jetleriyle oluşmaktadır. Bumerang Nebulası, aslen ömrünün sonuna yaklaşan bir yıldızın çekirdeğinden çıkan gazdır. Bu gaz çekirdekten dışarı doğru yayılırken saniyede 164 km yol kat etmektedir.
Ölmekte olan yıldız, her yıl güneşin kütlesinin binde biri oranında hafiflemektedir. Üzücü haber: Güneş de milyarlarca yıl sonra aynı sona sahip olacaktır. 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. Bununla birlikte gazın yayılma hızı daha yavaştır.
Gazlar genişledikçe soğumaktadır. Bumerang Nebulası’nın bu denli soğuk olmasının sebebi de gazın çok hızlı bir şekilde yayılmasıdır. Öyle ki, bu hız benzer bulutsulara göre 10-100 kat daha fazladır. Bilim insanları ise bu ilginç durumun, nebulaya ait yıldız sisteminin gazı püskürten ve gazı çeken olmak üzere 2 adet yıldıza sahip olmasından kaynaklandığı şeklinde açıklıyor.
Bose – Einstein Yoğunlaşması
Teorik olarak evrendeki en düşük sıcaklık ise insanoğlu tarafından elde edilmiştir. Birçok laboratuvarda yapılan deneylerde 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 yakın zamanda Bremen Üniversitesi’ndeki laboratuvar ortamında yapılan bir çalışmada Alman araştırmacılar tarafından 38 pikokelvin sıcaklığı elde edilmiştir. 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.
Bumerang Nebulası’nın sıcaklığını ve laboratuvar ortamında elde edilen teorik sıcaklığı göz önünde bulundurarak evrendeki bazı soğuk yerlerin sıcaklık değerlerine göz atalım: Plüton’daki buz tabakası 44 K, uzayın sıcaklığı ise 2.7 K’dir. Ek olarak dünyada kaydedilen en düşük sıcaklık ise Antarktika’da -89.20°C’dir. Soğuk cisimlerin elde edilmesi süperiletkenlik çalışmalarında, kuantum bilgisayarlarda, sensörlerde ve uzay araştırmalarında kullanılması açısından önemlidir.