冬天零下几度就冻得人缩脖子,那你能想象零下272℃的世界吗?在距离地球约5000光年的地方,藏着这样一个宇宙级冰窖,回力棒星云。它的温度只比理论上的最低温绝对零度高1度左右,是目前人类发现的自然环境里最冷的地方。
要说它有多特别,先得提个宇宙里的基准线。宇宙大爆炸后留下的余热,也就是宇宙微波背景辐射,温度大概在零下270.42℃。这就是宇宙的室温,几乎到处都能感受到。但回力棒星云偏偏不按常理出牌,它的温度比这个室温还要低,低到连背景辐射的能量都在被它悄悄吸收。这种主动降温的操作,在宇宙里可不多见。
为什么它能冷到这种程度?因为一颗濒死的恒星。这颗类似太阳的恒星走到生命末期,变成红巨星后开始向外喷发气体。这些气体不是慢慢飘出去的,速度能达到每小时58.5万公里,差不多是地球公转速度的六倍。在几乎没有阻力的宇宙真空中,这些气体急速膨胀,温度跟着急剧下降。生活里按下喷雾罐时会觉得罐口变冷,原理和这个有点像,只是回力棒星云的规模和速度都夸张得多。它周围没有其他恒星的辐射干扰,这份寒冷才能稳稳维持住。
最初给它起名回力棒,是因为地面望远镜看到它弯弯的形状,像极了扔出去能飞回来的回力镖。但后来哈勃望远镜拍得更清楚,发现它其实是对称的领结或者沙漏模样,是气体向两端扩张形成的双瓣结构。再后来,ALMA射电望远镜更精确地测出它的温度只有1K,还发现这些气体已经扩散到2光年的范围,差不多是太阳到最近恒星距离的一半。
这么冷可不常见,对比一下就知道了。人类在实验室里能造出比这还低的温度,比如万亿分之一开尔文,但那是人工控制的结果,自然环境里根本见不到。就连太阳系里最冷的地方,比如月球极地陨石坑也就零下120℃,火星南极零下110℃,遥远的冥王星最冷时零下200℃,和回力棒星云比起来,都算得上温暖了。
不过再冷,它也到不了绝对零度。绝对零度是零下273.15℃,但根据热力学第三定律,物质的粒子永远在运动,动能不可能完全消失。加上宇宙背景辐射无处不在,自然环境里想达到这个温度,理论上就不可能。回力棒星云已经是目前最接近这个极限的自然存在了。
这个超级冰库的存在,对科学家来说意义不小。就是一个天然实验室,展示了恒星临终前的极端物理变化。以前大家觉得宇宙背景辐射可能是自然温度的下限,它的发现却打破了这个认知,让我们对宇宙里的绝热冷却过程、热力学规律有了新的研究样本。
未来随着望远镜越来越先进,说不定能找到比它更冷的地方。而我们的太阳,几十亿年后也会走到类似的演化阶段,到时候太阳系会不会也变成这样的宇宙冰窖?没人能确定。
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