冬天零下幾度就凍得人縮脖子,那你能想象零下272℃的世界嗎?在距離地球約5000光年的地方,藏著這樣一個宇宙級冰窖,回力棒星云。它的溫度只比理論上的最低溫絕對零度高1度左右,是目前人類發(fā)現(xiàn)的自然環(huán)境里最冷的地方。
要說它有多特別,先得提個宇宙里的基準線。宇宙大爆炸后留下的余熱,也就是宇宙微波背景輻射,溫度大概在零下270.42℃。這就是宇宙的室溫,幾乎到處都能感受到。但回力棒星云偏偏不按常理出牌,它的溫度比這個室溫還要低,低到連背景輻射的能量都在被它悄悄吸收。這種主動降溫的操作,在宇宙里可不多見。
為什么它能冷到這種程度?因為一顆瀕死的恒星。這顆類似太陽的恒星走到生命末期,變成紅巨星后開始向外噴發(fā)氣體。這些氣體不是慢慢飄出去的,速度能達到每小時58.5萬公里,差不多是地球公轉(zhuǎn)速度的六倍。在幾乎沒有阻力的宇宙真空中,這些氣體急速膨脹,溫度跟著急劇下降。生活里按下噴霧罐時會覺得罐口變冷,原理和這個有點像,只是回力棒星云的規(guī)模和速度都夸張得多。它周圍沒有其他恒星的輻射干擾,這份寒冷才能穩(wěn)穩(wěn)維持住。
最初給它起名回力棒,是因為地面望遠鏡看到它彎彎的形狀,像極了扔出去能飛回來的回力鏢。但后來哈勃望遠鏡拍得更清楚,發(fā)現(xiàn)它其實是對稱的領(lǐng)結(jié)或者沙漏模樣,是氣體向兩端擴張形成的雙瓣結(jié)構(gòu)。再后來,ALMA射電望遠鏡更精確地測出它的溫度只有1K,還發(fā)現(xiàn)這些氣體已經(jīng)擴散到2光年的范圍,差不多是太陽到最近恒星距離的一半。
這么冷可不常見,對比一下就知道了。人類在實驗室里能造出比這還低的溫度,比如萬億分之一開爾文,但那是人工控制的結(jié)果,自然環(huán)境里根本見不到。就連太陽系里最冷的地方,比如月球極地隕石坑也就零下120℃,火星南極零下110℃,遙遠的冥王星最冷時零下200℃,和回力棒星云比起來,都算得上溫暖了。
不過再冷,它也到不了絕對零度。絕對零度是零下273.15℃,但根據(jù)熱力學(xué)第三定律,物質(zhì)的粒子永遠在運動,動能不可能完全消失。加上宇宙背景輻射無處不在,自然環(huán)境里想達到這個溫度,理論上就不可能;亓Π粜窃埔呀(jīng)是目前最接近這個極限的自然存在了。
這個超級冰庫的存在,對科學(xué)家來說意義不小。就是一個天然實驗室,展示了恒星臨終前的極端物理變化。以前大家覺得宇宙背景輻射可能是自然溫度的下限,它的發(fā)現(xiàn)卻打破了這個認知,讓我們對宇宙里的絕熱冷卻過程、熱力學(xué)規(guī)律有了新的研究樣本。
未來隨著望遠鏡越來越先進,說不定能找到比它更冷的地方。而我們的太陽,幾十億年后也會走到類似的演化階段,到時候太陽系會不會也變成這樣的宇宙冰窖?沒人能確定。
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