Qual è la cosa più calda dell'universo?

Direttamente dal mio bambino di 7 anni, esattamente quello che dice in copertina:

Qual è la cosa più calda dell'universo?

Per renderlo Stack Exchange-friendly, aggiungerò i seguenti avvertimenti:

• dovrebbe essere limitato, come in un vero oggetto compatto, o in una classe di oggetti o in una parte di un oggetto
• dovrebbe essere osservabile
• dovrebbe essere un oggetto astronomico, cioè un plasma al quark gluon creato da collisioni presso il Large Hadron Collider non conta.

Grazie Bruce

Neutrini energetici sono stati osservati dal nucleo di una supernova ( SN 1987A ). La temperatura inferita alla "neutrinosfera" è di circa 4 MeV (equivalente a 50 miliardi di K - ( K, Valentim et al. 2017 ). Quindi è osservabile ed è stato osservato.$5\times 10^{10}$

Il centro stesso della stella proto-neutrone che è responsabile dell'emissione di neutrini è probabilmente un fattore due o più caldo, ma non può essere osservato, anche con i neutrini, perché la "neutrinosfera" è opaca per i neutrini. Quando questo "cancella", la stella proto-neutronica è molto più fredda - la sua superficie sarebbe più fredda di ordini di grandezza.

Probabilmente potremmo studiare il vero nucleo di una supernova attraverso le onde gravitazionali se uno dovesse esplodere nella nostra Galassia. Se questo conta come "osservare" un oggetto caldo, non sono sicuro.

Allo stesso modo, abbiamo osservato "kilonova" che sembrano essere dovuti alla fusione di due stelle di neutroni. È probabile che anche le temperature generate in questi eventi siano dell'ordine di 100 miliardi di K ( K), ma di nuovo queste temperature non sono osservate direttamente - le onde gravitazionali e i raggi gamma prodotti in questi eventi sono causati da "non- meccanismi "termici.$10^{11}$

Nota che mentre non abbiamo osservato nulla di simile, esiste un Assoluto Hot teorizzato lungo le linee dello zero assoluto. Il suo valore teorizzato è ~ Kelvin. Al di sopra di questa temperatura, sarebbe impossibile pompare più energia in un sistema, anche a livello gravitazionale.$1.416 \cdot 10^{32}$

Questo dà un limite superiore alla temperatura massima che potremmo misurare.

Se stai escludendo il big bang, allora le emissioni più estreme di energia nel nostro universo dovrebbero essere i casi di crollo gravitazionale in fuga. Esiste un rigoroso teorema nella relatività generale (teorema della singolarità di Penrose) che mostra che questi genericamente porteranno alla creazione di singolarità. Per un crollo gravitazionale realistico, si prevede che nello stato finale di questo processo si avrà un buco nero, che ha un orizzonte degli eventi che circonda un certo tipo specifico di singolarità descritto come spaziale e non una forte singolarità di curvatura (non scs).

Tuttavia, durante il processo iniziale di formazione del buco nero, non è stato del tutto stabilito quale tipo di singolarità si avrebbe. Potrebbe essere simile al tempo piuttosto che allo spazio, potrebbe essere uno scs e potrebbe anche non essere circondato da un orizzonte degli eventi (che violerebbe l'ipotesi della censura cosmica - ma non sappiamo se il CCH sia vero o addirittura il modo migliore per affermarlo). Se è uno scs, la relatività generale prevede che la materia in caduta sarà compressa all'infinito, e quindi probabilmente riscaldata a temperatura infinita. GR è una teoria classica, quindi questo dovrebbe probabilmente essere interpretato come un'affermazione secondo cui uno scs riscalderebbe la materia alla temperatura di Planck.

Quindi se un osservatore dovesse saltare in un buco nero durante la sua formazione iniziale, e se l'osservatore fosse in grado di resistere alle temperature, allora potrebbe ottenere un millisecondo durante il quale potrebbe osservare che la materia circostante viene riscaldata fino a temperature molto elevate. Non è noto se queste temperature saliranno alla temperatura di Planck (probabilmente no) e se qualcosa di tutto ciò potrebbe mai essere osservabile da lontano, senza suicidio, non è realmente noto (ma probabilmente non lo è).

Direttamente dal mio bambino di 7 anni, esattamente quello che dice in copertina: qual è la cosa più calda dell'universo?

Quindi a questo livello, gli scienziati non lo sanno davvero, ma pensano che se salti in un buco nero mentre è in procinto di nascere, potresti essere in grado di vedere la materia riscaldata a temperature estremamente elevate, probabilmente più calda di qualsiasi altra cosa altro nell'universo dal big bang.