Evrenin bilinen en soğuk yeri neresi?

Evrenin bilinen en soğuk doğal yeri, Dünya'dan yaklaşık 5.000 ışık yılı uzakta, Erboğa (Centaurus) takımyıldızında bulunan Bumerang Bulutsusu'dur. Sıcaklığı yaklaşık 1 kelvin, yani mutlak sıfırın yalnızca 1 derece üzerindedir. Bu değer, uzayın her yanını dolduran ve yaklaşık 2,7 kelvin sıcaklıktaki Büyük Patlama artığı ışımadan bile düşüktür. Başka bir deyişle Bumerang, evrenin doğal "arka plan" sıcaklığından daha soğuk bir bölgedir.

Önce ölçek: mutlak sıfır ve kelvin

Kelvin ölçeği sıfırdan, yani mümkün olan en düşük sıcaklık olan mutlak sıfırdan başlar. ABD Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü'ne (NIST) göre mutlak sıfır −273,15 °C'ye karşılık gelir; bir kelvinlik değişim de bir santigrat derecelik değişime eşittir. Klasik fizik bu noktada bütün hareketin duracağını öngörüyordu; kuantum fiziği ise mutlak sıfırda bile parçacıkların "sıfır noktası hareketi" denen küçük bir titreşimi sürdürdüğünü söyler.

Uzay boşluğunun kendisi de mutlak sıfırda değildir. NASA'nın WMAP uydusunun ölçümlerine göre gökyüzünün her yönünden gelen kozmik mikrodalga arka plan ışıması yaklaşık 2,725 kelvin sıcaklıktadır. Bu ışımanın kökenini kozmik mikrodalga arka plan ışıması sayfamızda anlattık. Bumerang'ı şaşırtıcı kılan, evrenin bu doğal arka plan sıcaklığının da altına inebilmesidir.

Bumerang neden bu kadar soğuk?

Bumerang, ömrünün sonuna yaklaşan bir yıldızın dış katmanlarını uzaya savurmasıyla oluşmuş genç bir bulutsudur. Gökbilimciler onu gezegenimsi bulutsu aşamasına geçmeye hazırlanan, "gezegenimsi öncesi" bir bulutsu olarak sınıflandırır. Merkezdeki kırmızı devden çıkan gaz son derece hızlı genişler ve genişledikçe soğur. ABD Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi'nin (NRAO) benzetmesiyle bu, buzdolaplarının genleşen gazla soğutma yapmasıyla aynı ilkeye dayanır.

Bu aşırı soğukluk ilk kez 1995'te, Raghvendra Sahai ve Nyman'ın Şili'deki ESO Milimetre-altı Teleskobu (SEST) ile yaptığı gözlemlerde ortaya çıktı: Bulutsudaki gaz, arkasından gelen kozmik mikrodalga arka plan ışığını soğuruyordu. Bir gaz ancak bu ışımadan daha soğuksa böyle bir iz bırakabilir.

ALMA'nın gözünden Bumerang

Şili'deki ALMA radyo teleskop dizisiyle 2013'te yayımlanan gözlemler, bulutsunun sıcaklığını yaklaşık 1 kelvin olarak verdi ve Hubble'ın gördüğü çift loblu yapının altında daha uzun, hayaletimsi bir biçim ortaya çıkardı. Merkezdeki yıldızın çevresinde milimetre boyutunda toz tanelerinden oluşan yoğun bir kuşak bulunuyor; bu kuşak yıldızın ışığının yalnızca iki karşıt yönde dışarı sızmasına izin veriyor ve kum saati görüntüsü buradan doğuyor.

2017'de yayımlanan ayrıntılı ALMA çalışması ise bir adım daha ileri gitti. Buna göre küçük bir eş yıldız, kırmızı devin içine düşüp onunla birleşmiş olabilir. Bu birleşme, tek bir yıldızın üretebileceğinden yaklaşık 10 kat hızlı bir gaz akışı başlattı. Saniyede 150 kilometreyi aşan bu akış, sıcaklığı yarım kelvinin bile altına düşürdü. Gazın en dış kenarlara ulaşması yaklaşık 3.500 yıl sürmüş. Bulutsu bugün yavaşça ısınıyor; yani bu uç soğukluk, yıldızın yaşamında çok kısa bir evre. Bulutsuların genel türleri için Bulutsular maddemize göz atabilirsiniz.

Verileri göster

Mutlak sıfır	0 K (−273,15 °C)
Kozmik mikrodalga arka plan	yaklaşık 2,725 K
Bumerang Bulutsusu (ALMA, 2013)	yaklaşık 1 K
Bumerang Bulutsusu (ALMA, 2017)	0,5 K'nin altında
Ay'ın kalıcı gölgeli kraterleri	25 K'ye kadar
ISS'teki Cold Atom Lab (mutlak sıfırın üstü)	~10 milyarda 1 derece

Güneş Sistemi'nde en soğuk yerler

Bize çok daha yakın soğuk köşeler de var. Ay'ın dönme ekseni neredeyse dik durduğu için kutuplarına yakın bazı kraterlerin tabanı hiç Güneş görmez. NASA'nın Ay Keşif Yörünge Aracı (LRO) üzerindeki Diviner aygıtının ölçümlerine göre bu kalıcı gölgeli kraterlerde sıcaklık 25 kelvine, yani yaklaşık −248 °C'ye kadar düşebiliyor. Hemen yanlarındaki, sürekli güneş alan bazı krater kenarları ise 220 kelvin dolayında sabit kalıyor. Bu kraterler, kuyruklu yıldız ve asteroit çarpmalarıyla gelen su buzunu saklayabildikleri için de ilgi çekiyor. Ay yüzeyinin ayrıntıları Ay'ın yüzeyi sayfamızda.

İnsan eliyle yaratılan soğuk

Laboratuvarlarda ise doğanın da ötesine geçiliyor. 21 Mayıs 2018'de fırlatılan ve Uluslararası Uzay İstasyonu'na yerleştirilen NASA'nın Cold Atom Lab düzeneği, atom bulutlarını lazerlerle soğutarak mutlak sıfırın yaklaşık on milyarda biri derece üstüne kadar indiriyor; bu, derin uzayın ortalama sıcaklığından çok daha soğuk. Bu sıcaklıklarda atomlar, maddenin "beşinci hâli" denen Bose-Einstein yoğuşkusunu oluşturuyor. Cold Atom Lab, Temmuz 2018'de Dünya yörüngesindeki ilk Bose-Einstein yoğuşkularını üretti. Ağırlıksız ortam atomların daha uzun süre gözlenmesine izin verdiği için bu tür deneyler uzayda daha verimli yürüyor.

Kısacası doğada bilinen en soğuk yer Bumerang Bulutsusu olsa da evrendeki en düşük sıcaklıklar bugün insanların kurduğu düzeneklerde elde ediliyor. İstasyondaki başka deneyler için ISS'te hangi bilimsel deneyler yapılıyor? maddesine, uzay boşluğunun sıcaklığı için Uzay boşluğu sayfasına bakabilirsiniz.