宇宙中最冷的地方在哪里？一些人認(rèn)為這一頭銜可能會授予以下兩者之一：回力棒星云或者麻省理工學(xué)院實(shí)驗(yàn)室。
不管怎樣，你最好穿上自己的外套，因?yàn)檫@些地方真的非常寒冷。回力棒星云(Boomerang Nebula)是塵埃和電離氣體的星際混合體，它的溫度可降至令人吃驚的零下272攝氏度，或者僅比絕對零度（零下273.15℃，自然界中溫度的下限，根據(jù)經(jīng)典物理學(xué)，一旦達(dá)到這一臨界狀態(tài)，原子將停止運(yùn)動）高1攝氏度，這是2013年天文學(xué)家使用阿塔卡馬大型毫米波陣列(ALMA)測量出來的。
回力棒星云距離地球5000光年，這個年輕的星云源自一個病態(tài)“創(chuàng)造者”：該星云中心是一顆垂死恒星。隨著時間的推移，質(zhì)量較低的恒星——大約是太陽質(zhì)量的8倍或者更小，最終變成了所謂的紅巨星。
這類恒星的生命周期是這樣的：當(dāng)恒星在其內(nèi)核燃燒氫，并將其聚變成為氦，它的光度實(shí)際上會增加。這是因?yàn)樵摵阈菬o法產(chǎn)生足夠的熱量支持其重量，因此殘留的氫開始在恒星內(nèi)核外層被壓縮，這種壓縮會產(chǎn)生更多的能量，但是其結(jié)果是恒星外層的氣體膨脹時，恒星就會發(fā)生膨脹。所以，即使恒星更加明亮，它的氣體會冷卻，恒星看起來更紅。紅巨星會變得更大：當(dāng)太陽演變成紅巨星時，它的表面將延伸到地球當(dāng)前的軌道位置。
最終，紅巨星完全通過氫進(jìn)行燃燒，更多的超大質(zhì)量紅巨星將開始氦聚變形成更重的元素，但是這個過程是非常局限的，出現(xiàn)在恒星中心層坍塌的時候。這時，恒星變成為了白矮星，白矮星基本上是燃燒殆盡恒星的超密內(nèi)核結(jié)構(gòu)。當(dāng)坍塌發(fā)生時，恒星的外層被拋離，因?yàn)檫@顆紅巨星體積非常龐大，以至于它對恒星最外層控制力非常薄弱。來自白矮星的光線照亮了氣體，從地球角度觀測是一個華麗壯觀的行星狀星云。(行星狀星云這個詞使用得并不恰當(dāng)，其使用歷史可追溯至18世紀(jì)第一次觀測到它，之后就一直被延續(xù)使用。)
這種氣體膨脹非?？焖伲蛲庖苿拥乃俣却蠹s是58.5萬公里/小時，這就是回力棒星云之所以如此寒冷的原因，它甚至比大爆炸留下的宇宙背景輻射還要冷(大約是零下270攝氏度)。
伴隨著氣體膨脹，回力棒星云將變得更加寒冷。這是因?yàn)榕蛎洉?dǎo)致壓強(qiáng)下降，而壓強(qiáng)下降會減緩氣體分子速度。溫度基本上是分子運(yùn)動速度快慢的一種測量值，分子運(yùn)動速度越快，氣體溫度就越高。
當(dāng)你使用氣罐清潔電腦時，你可以觀察到相同的現(xiàn)象：當(dāng)你噴射氣罐的時候，氣罐會變得更冷，因?yàn)槔锩鏆怏w的壓力正在迅速減少。使氣體膨脹的一些能量來自于氣溶罐中的熱能。由于回力棒星云中的氣體被中心恒星以非常高的速度拋射，許多熱能在一眨眼的功夫就會消失。
美國宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室研究員拉赫溫德拉·薩海(Raghvendra Sahai)認(rèn)為，回力棒星云比其它膨脹星云溫度更低，是因?yàn)樗尫刨|(zhì)量的速度比那些垂死恒星快大約100倍，相當(dāng)于太陽噴射物質(zhì)速度的1000億倍。
但是地球上最寒冷的地方在哪呢？美國麻省理工學(xué)院的學(xué)生們將樂意解答這個問題，目前為止該校實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)建了地球上最低溫度條件。2015年，一支物理學(xué)家小組把原子冷卻到歷史以來最冷溫度，零下273.15攝氏度。這甚至比回力棒星云的溫度更低，當(dāng)時科學(xué)家使用激光冷卻了單個鈉和鉀原子。
目前，許多科學(xué)家團(tuán)隊(duì)都在致力于創(chuàng)建溫度更低的氣體。噴氣推進(jìn)室冷原子實(shí)驗(yàn)室于2018年發(fā)射至國際空間站，現(xiàn)已制造出太空中最冷物體，并且很快就能制造出宇宙最冷物體。
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