В нашей Вселенной звезды светят ярко, обеспечивая светом и теплом планеты. Но некоторые объекты еще горячее, причем намного.
Почти все видимое излучение – это звездный свет, исходящий из богатых плазмой звездных фотосфер. Обычная температура поверхности звезд не ниже ~2700 К (2426 С). Самые массивные звезды главной последовательности достигают внешней температуры ~50 000 К.
Когда наше Солнце исчерпает свое топливо, оно станет красным гигантом, а затем планетарной туманностью с белым карликом в центре. Туманность Кошачий глаз — визуально впечатляющий пример этой потенциальной судьбы, при этом сложная, слоистая, асимметричная форма этой конкретной звезды предполагает наличие двойного компаньона. В центре молодой белый карлик нагревается по мере сжатия, достигая температур на десятки тысяч Кельвинов выше, чем поверхность красного гиганта, который его породил. Самые горячие поверхности молодых белых карликов достигают ~150 000 К.
Когда красные гиганты выбрасывают свои внешние слои, их центральные ядра сжимаются в белые карлики, достигая температуры поверхности ~150 000 К.
Звёзды Вольфа-Райе обладают самыми горячими фотосферами. Окруженные выбросами и плавящиеся внутри тяжелых элементов, они могут достигать температуры ~210 000 K.
Но во Вселенной есть области, где достигаются еще более высокие температуры.
Поверхности молодых нейтронных звезд, таких как пульсар в Крабовидной туманности, излучают при температуре ~600 000 К.
Звезда Вольфа-Райе WR 102 — самая горячая известная звезда, ее температура составляет 210 000 К. На этом инфракрасном композитном изображении от WISE и Spitzer она едва видна, поскольку почти вся ее энергия находится в более коротковолновом свете, чем могут обнаружить эти приборы. Однако выброшенный, ионизированный водород эффектно выделяется и демонстрирует ряд оболочек в своей структуре.
Газовые облака, излучающие в рентгеновском диапазоне могут превосходить эти температуры, достигая, возможно, 100 000 000 K.
Внутренности звезд и звездных остатков зачастую еще горячее.
Самые горячие звездные ядра могут превышать 300 000 000 K, вызывая образование электрон-позитронных пар и эффекты фотодезинтеграции.
Пульсар в Крабовидной туманности, как и все пульсары, является примером нейтронной звезды-трупа. Газ и материя, окружающие его, довольно распространены и способны обеспечить топливо для пульсирующего поведения этих нейтронных звезд. Пары материя-антиматерия, а также частицы высокой энергии производятся нейтронными звездами в обильных количествах: достаточно, чтобы объяснить позитроны, которые бьют по Земле из различных космических источников. Нейтронная звезда изначально достигла температуры ~1 триллион К, но даже сейчас она уже остыла до «всего» около 600 000 К.
Внутри нейтронных звезд температуры достигают ~1012 (один триллион) К: достаточно горячо для создания кварк-глюонной плазмы.
Но сверхмассивные черные дыры создают самые высокоэнергетические явления из всех.
Ускоренные частицы достигают максимальных энергий ~1020 эВ, что означает температуру ~1024 К.
