Was ist das heißeste im Universum?

Direkt von meinem 7-Jährigen zu dir, genau das, was auf dem Cover steht:

Was ist das heißeste im Universum?

Um den Stapelaustausch zu vereinfachen, füge ich die folgenden Vorsichtsmaßnahmen hinzu:

• Es sollte wie bei einem tatsächlichen kompakten Objekt, einer Objektklasse oder einem Teil eines Objekts begrenzt sein
• es sollte beobachtbar sein
• Es sollte ein astronomisches Objekt sein, dh ein Quark-Gluon-Plasma, das durch Kollisionen am Large Hadron Collider erzeugt wurde, zählt nicht.

Danke, Bruce

Energetische Neutrinos wurden vom Kern einer Supernova aus beobachtet ( SN 1987A ). Die abgeleitete Temperatur in der "Neutrinosphäre" beträgt etwa 4 MeV (entspricht 50 Milliarden K - ( K, Valentim et al. 2017 ). Daher ist sie beobachtbar und wurde beobachtet.$5\times 10^{10}$

Das Zentrum des Protoneutronensterns, das für die Neutrinoemission verantwortlich ist, ist wahrscheinlich um den Faktor zwei heißer, kann aber selbst bei Neutrinos nicht beobachtet werden, da die "Neutrinosphäre" für Neutrinos undurchsichtig ist. Wenn dies "klar" wird, ist der Protoneutronenstern viel kühler - seine Oberfläche wäre um Größenordnungen kühler.

Vielleicht könnten wir den Kern einer Supernova durch Gravitationswellen untersuchen, wenn man in unserer eigenen Galaxie explodieren würde. Ob dies als "Beobachten" eines heißen Objekts gilt, weiß ich nicht.

In ähnlicher Weise haben wir "Kilonova" beobachtet , die anscheinend auf die Verschmelzung zweier Neutronensterne zurückzuführen ist. Die bei diesen Ereignissen erzeugten Temperaturen liegen wahrscheinlich ebenfalls in der Größenordnung von 100 Milliarden K ( K), aber auch diese Temperaturen werden nicht direkt beobachtet - die bei diesen Ereignissen erzeugten Gravitationswellen und Gammastrahlen werden durch thermische "Mechanismen.$10^{11}$

Beachten Sie, dass wir noch nichts in der Nähe beobachtet haben, aber es gibt ein theoretisches Absolut-Heiß- Verhältnis entlang der Linie des absoluten Nullpunkts. Sein theoretischer Wert ist ~ Kelvin. Oberhalb dieser Temperatur wäre es unmöglich, mehr Energie in ein System zu pumpen, selbst durch Gravitation.$1.416 \cdot 10^{32}$

Das gibt eine Obergrenze für die maximale Temperatur, die wir messen können.

Wenn Sie den Urknall ausschließen, sollten die extremsten Energiefreisetzungen in unserem Universum Fälle eines außer Kontrolle geratenen Gravitationskollapses sein. Es gibt einen strengen Satz in der Allgemeinen Relativitätstheorie (Penrose-Singularitätstheorem), der zeigt, dass diese im Allgemeinen zur Bildung von Singularitäten führen. Für einen realistischen Gravitationskollaps wird erwartet, dass Sie im Endzustand dieses Prozesses ein Schwarzes Loch haben, dessen Ereignishorizont eine bestimmte Art von Singularität umgibt, die als raumartig bezeichnet wird, und keine Singularität mit starker Krümmung (nicht scs).

Während des anfänglichen Prozesses der Bildung des Schwarzen Lochs ist jedoch nicht vollständig geklärt, welche Art von Singularität Sie haben würden. Es könnte eher zeitlich als räumlich sein, es könnte ein SCS sein und es könnte sogar nicht von einem Ereignishorizont umgeben sein (der die kosmische Zensurhypothese verletzen würde - aber wir wissen nicht, ob das CCH wahr ist oder nicht einmal der beste Weg dazu erklären Sie). Wenn es sich um einen scs handelt, sagt die allgemeine Relativitätstheorie voraus, dass die anfallende Materie unendlich komprimiert und daher wahrscheinlich auf eine unendliche Temperatur erhitzt wird. GR ist eine klassische Theorie, daher sollte dies wahrscheinlich als Aussage interpretiert werden, dass ein scs die Materie auf die Planck-Temperatur erwärmen würde.

Wenn ein Beobachter also während seiner anfänglichen Bildung in ein Schwarzes Loch springt und der Beobachter den Temperaturen standhalten kann, kann es sein, dass er eine Millisekunde lang beobachtet, wie sich die Materie um ihn herum auf sehr hohe Temperaturen erwärmt. Ob diese Temperaturen auf die Planck-Temperatur ansteigen würden, ist nicht wirklich bekannt (wahrscheinlich nicht), und ob dies ohne Selbstmord jemals von weitem beobachtbar sein könnte, ist nicht wirklich bekannt (aber wahrscheinlich nicht).

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Auf dieser Ebene wissen die Wissenschaftler es nicht genau, aber sie denken, wenn Sie in ein Schwarzes Loch springen, während es gerade geboren wird, sehen Sie möglicherweise Materie, die auf extrem hohe Temperaturen erhitzt wird, wahrscheinlich heißer als alles andere sonst im Universum seit dem Urknall.