Kakve su koristi naši davni preci primjerice mogli imati od razumijevanja brzine veće od brzine strijele ili topline veće od topline vatre? No brz razvoj znanosti i tehnologije u posljednjih nekoliko stoljeća to je promijenio pa danas neke od ekstrema znanstvenici mogu i sami stvarati u laboratorijima. Predstavljamo vam neke od rekordera u osam kategorija - od temperature, preko sjaja i gustoče do veličine.

Najtoplije mjesto u svemiru

Temperature od oko 5.800 stupnjeva Celzija koje vladaju na površini našeg Sunca za nas su goleme, međutim u usporedbi s onima koje se stvaraju u nekim drugim zvijezdama i pojavama prava su sitnica.

Primjerice u sabijenim jezgrama plavih superdivova temperature atomskih pećnica dosežu fascinantnih 50.000 stupnjeva, a u nekim bijelim patuljcima nastalim izgaranjem omanjih zvijezda one su još mnogostruko više. U jednom takvom patuljku nazvanom HD62166 izmjereno je čak 200.000 stupnjeva!

No znanstvenici pretpostavljaju da u najvećim superdivovima temperature mogu doseći teorijsku gornju granicu od čak šest milijardi stupnjeva. U takvom vrelom paklu materija počinje zračiti fotone toliko velike energije da u sudarima mogu stvoriti parove elektrona i pozitrona (antičestice elektrona) te pokrenuti procese koji završavaju kolosalnim eksplozijama.

Još više temperature stvaraju se u eksplozijama supernova. Najviša dosad, zabilježena 1987. godine u eksploziji u Velikom Magellanovom oblaku, procijenjena je na oko 200 milijardi stupnjeva.

No čovjek je u ovoj kategoriji ostvario značajan uspjeh. Prošle godine znanstvenici su u Velikom hadronskom sudaraču (LHC) uspjeli stvoriti temperaturu od nekoliko trilijuna stupnjeva - najvišu koja je ikada zabilježena na našem planetu.

Međutim, eksperimenti pokazuju da je Veliki prasak u kojem je svemir začet bio još mnogo topliji - negdje oko 10 na 32. stupnjeva Celzija (broj s jedinicom na početku i 32 nule).

Najhladnije mjesto u svemiru

Svemir sam po sebi nije ni hladan ni topao. Temperatura nema značenja na mjestima u kojima nema tvari koja bi mogla prenositi toplinske vibracije. Međutim, svemir ipak obiluje hladnim prostranstvima.

U našem Sunčevom sustavu najhladnije dosad otkriveno mjesto nalazi se vrlo blizu. Naime, 2009. godine NASA-in Lunar Reconnaissance Orbiter pronašao je nedaleko od južnog pola Mjeseca mjesta u vječnoj sjeni čija je temperatura -240 ºC, što znači da je ondje čak hladnije nego na dalekom Plutonu.

Izvan našeg sustava u međugalaktičkom prostoru postoje kamena tijela na kojima temperature padaju na samo tri stupnja iznad apsolutne nule (apsolutna nula je −273,15°C, odnosno nula Kelvina).

Budući da se svemir kupa u tzv. pozadinskom mikrovalnom zračenju, odjeku Velikog praska, čija je temperatura 2,7 Kelvina, bilo bi za očekivati da u njemu ne može biti hladnije od toga. Međutim, znanstvenici su izmjerili da je temperatura maglice Bumerang, udaljene oko 5000 svjetlosnih godina, samo 1 K jer se nebula brzo širi i na taj način hladi poput plina u rashladnom uređaju.

No ovo je jedina kategorija u kojoj je čovjek bez većih problema ostvario pravi svemirski rekord. Naime, znanstvenici su 2003. rashladili atome natrija na temperaturu od samo 0,45 nanokelvina, što je manje od pola milijardinke stupnja iznad apsolutne nule.

Najbrža stvar u svemiru

Brzina je relativna. Ne postoji nikakav apsolutan standard na temelju kojeg bismo mogli odrediti koje se tijelo kreće, a koje stoji. No možda je najbliže tome pozadinsko mikrovalno zračenje koje prožima cijeli svemir. Dopplerov pomak u njemu (efekt sličan promjeni u visini zvuka vlaka koji prolazi pored nas) prema plavom dijelu spektra svjetlosti u jednom smjeru, te prema crvenom u drugom, pokazuje da se Sunčev sustav kreće brzinom od oko 600 km u sekundi.

Budući da se prostor u svakom svojem djeliću stalno širi, s njime se i galaksije udaljavaju od nas – što su dalje, to se brže odmiču. Na samim rubovima svemira vjerojatno se nalaze galaksije koje od nas jure brže od svjetlosti, tako da ih nikada nećemo moći vidjeti.

No za nas su od tih prilično apstraktnih brzina zapravo zanimljivije tzv. relativne brzine kojima se jedni objekti kreću pored drugih koje možemo jasno vidjeti i mjeriti. U našem sustavu najbrže se od svih planeta na svojoj orbiti kreće Merkur – brzinom od 48 km u sekundi. Međutim, ljudi su 1976. prvi put nadišli Merkur sondom Helios 2 koja je za svojeg prolaska pored Sunca dosegla brzinu od 70 km u sekundi. Još brži su kometi koji postižu brzine od oko 600 km u sekundi.

Na rubu Mliječne staze neke zvijezde kreću se brzinama od oko 850 km u sekundi, no zvijezde pulsari spadaju u prave svemirske šampione. Budući da se u jednoj sekundi mogu okrenuti i do 1000 puta, njihove površine postižu brzine od oko 20 posto brzine svjetlosti.

Teorije predviđaju da se u posebnim okolnostima velika tijela mogu kretati još znatno brže - vrlo blizu brzine svjetlosti. Naime, crne rupe svojom rotacijom stvaraju virove u prostoru te povećavaju maksimalne brzine. Tako bi se dva objekta u njezinom zagrljaju teoretski mogla sudariti pri brzinama gotovo identičnim brzini svjetlosti.

Najsjajniji objekti u svemiru

U mjerenju sjaja svemirskih tijela uobičajene jedinice previše su malene pa astronomi kao jedinicu koriste sjaj Sunca koji inače iznosi 4x10 na 26. W. Sunce je natprosječno sjajna zvijezda, međutim s nekima od sestara ne može se uopće uspoređivati.

Najsvjetlija zvijezda koju možemo vidjeti golim okom je Epsilon Orionis u središtu Orionova pojasa. Taj plavi superdiv udaljen je 1300 svjetlosnih godina i 400.000 puta je sjajniji od Sunca. Međutim, još dalje u našoj galaksiji Eta Carinae svijetli čak pet milijuna puta snažnije od Sunca.

Neke masivne zvijezde svijetle još mnogo jače, međutim samo na nekoliko tjedana. Takav je primjer supernova SN 2005ap, udaljena 4,7 milijardi svjetlosnih godina, čiji je sjaj procijenjen na oko 100 milijardi Sunčevog.

Još moćnije su gama eksplozije koje traju nekoliko sekundi i dosežu sjaj od 10 na 18. Sunčevog. No pravi svemirski rekorderi su tzv. kvazari – goleme crne rupe koje se hrane okolnim zvijezdama i na trenutke mogu emitirati sjaj veći od 30x10 na 18. Sunčevog.

Najsavršenije sfere u svemiru

U srednjovjekovnoj kozmologiji svemirska tijela poput Sunca, Mjeseca, planeta i zvijezda doživljavala su se kao savršene kugle. Danas znamo da to nije točno, međutim u svemiru ipak postoje neki objekti koji su blizu ovom idealu.

Kada Zemlja ne bi bila spljoštena na polovima, i ona bi zapravo bila prilično glatka kugla. Naime, odstupanja Mt. Everesta i Marijanske brazde nisu veća od 0,2 posto Zemljinog polumjera.

Međutim, u usporedbi s neutronskim zvijezdama naš je planet kvrgav. Zbog velike gustoće tvari od koje su sazdane, gravitacija na površini neutronskih zvijezda je oko 200 milijardi puta veća od Zemljine, što je dovoljno da se izglade sve neravnine. Najviše planine na njima vjerojatno su visoke tek oko pet milimetara. Budući da se njihov promjer kreće između 10 i 15 kilometara, to znači da su kvržice manje od milijuntog dijela njihova polumjera.

Ljudi su 2005. u svemir poslali sondu Gravity Probe B koja je sa sobom ponijela četiri žiroskopa utemeljena na malenim kuglama toliko dobro uglačanih površina da su odstupanja bila manja od 0,4 milijuntine polumjera.

No prema teoriji relativnosti još savršenije od njih trebale bi biti kugle koje određuju tzv. horizont zbivanja crnih rupa. Iako to nisu površine koje bismo mogli dodirnuti, već imaginarne sfere što okružuju njihovu masu, astronomi bi jednoga dana mogli snimiti ta tijela koja vjerojatno predstavljaju najsavršenije kugle što postoje u prirodi.

Najtamniji objekti u svemiru

Galaksije bi trebale biti blještave riznice svemira ispunjene milijardama svjetlucavih zvijezda. Međutim, neke od njih su prilično tamne. Tako je primjerice galaksija Segue 1, iako je udaljena samo 75.000 svjetlosnih godina, otkrivena tek 2006. jer je njezin ukupni sjaj samo 300 puta jači od sjaja Sunca.

To je vrlo neobično. Naime, zvijezde u Segue 1 kreću se dosta brzo, što znači da mora imati prilično veliku gravitaciju, odnosno masu veću od milijun zvijezda. No čini se da najveći dio te mase ne čine vidljive zvijezde već tamna tvar.

Znanstvenici se nadaju da će uspjeti naći tzv. tamne zvijezde, nakupine plinova blago zagrijane raspadom tamne tvari. Pretpostavlja se da su one bile relativno česte u ranom svemiru, a neke od njih mogle bi i danas postojati. No kako dosad nijedna nije otkrivena, znanstvenici s CERN-a u međuvremenu nastavljaju s pokušajima da u LHC-u stvore čestice tamne tvari.

Najgušća tijela u svemiru

Pri umjerenim temperaturama i tlaku Zemljine površine najgušći materijal za koji znamo jest osmij. Jedan prostorni centimetar ovog metala teži 22 grama, a jedna čajna žlica više od 100 grama. No čak je i osmij 'prozračan' jer su njegove guste jezgre međusobno razdvojene velikim oblacima elektrona.

Znatno gušći materijal nalazi se na neutronskim zvijezdama koje su nastale urušavanjem velikih zvijezda. Ondje tvar postoji u egzotičnom stanju – uglavnom se sastoji od neutrona i nešto malo protona i elektrona. Jedan prostorni metar 'neutronske tvari' vjerojatno ima masu od oko 10 na 18. kilograma, odnosno milijun milijardi tona.

Jezgre neutronskih zvijezda vjerojatno su izgrađene od još gušće tvari - kvarkova nastalih raspadom neutrona i protona, međutim ova pretpostavka još nije potvrđena.

Kada se neutronske zvijezde još sabiju nastaju crne rupe. Međutim, to ne znači da su ta tijela najgušća u svemiru. Primjerice, supermasivna crna rupa u obližnjoj galaksiji M87 ima masu 6,4 milijardi puta veću od Sunca, no prosječna gustoća joj je 0,37 kg po prostornom metru, što znači da je rjeđa od zraka. S druge strane, najmanja poznata crna rupa XTE J1650-500 ima masu samo 3,8 puta veću od Sunca, no gustoća joj je čak 10 na 18. kilograma po četvornom metru.

Znanstvenici još uvijek ne znaju što se točno nalazi u središtu crnih rupa – kugle struna ili kvantna crvotočina, međutim pravi rekorderi gustoće mogli bi se skrivati ondje. Prema nekim proračunima, gustoća tvari u središtu crnih rupa mogla bi dosezati gornju teorijsku granicu od 5x10 na 96. kilograma po prostornom metru, poznatu kao Planckova gustoća.

Najveći objekti u svemiru

Među planetima Sunčevog sustava veličinom se ističe plinoviti div Jupiter. No 2006. u orbiti zvijezde udaljene 1500 svjetlosnih godina otkriven je planet nazvan TrES-4, 1,8 puta većeg polumjera od Jupitera. Zanimljivo je da je njegova masa tek 88 posto Jupiterove, što znači da ima gustoću od 0,2 grama po prostornom centimetru, odnosno da je rjeđi od pluta. Znanstvenici još uvijek ne znaju kako je moguće da je tako velik planet toliko rijedak.

Najveća umjetna tvorevina za koju znamo u svemiru jest Međunarodna svemirska postaja, širine 109 metara i težine 370 tona. Ako nas u dogledno vrijeme ne posjete vanzemaljci, vjerojatno će tako ostati još najmanje desetak godina.

Najveće galaksije su eliptična čudovišta koja nastaju sudarom više manjih galaksija. Trenutni rekorder je galaksija IC 1101 promjera oko šest milijuna svjetlosnih godina – tisuću puta veća od Mliječne staze. Udaljena je oko milijardu svjetlosnih godina.

Najveće praznine u svemiru nisu crne rupe. Naime, istraživanja su pokazala da su galaksije raspoređene u velikim zidovima i čvorovima, promjera nekoliko milijuna svjetlosnih godina, međusobno razdvojenim prazninama. Najveća poznata takva praznina od nekih milijardu svjetlosnih godina otkrivena je 2007. godine. Neki znanstvenici nagađaju da je mogla nastati u sudaru našeg svemira s drugim svemirom.

Najveća poznata zvijezda je VY Canis Major udaljena 5000 svjetlosnih godina u koju bi stalo čak osam milijardi naših Sunaca. Procjenjuje se da joj je polumjer oko tri milijarde kilometara, a spada u kategoriju rijetkih crvenih superdivova.