宇宙最低温出现在完全想像不到的地方(组图)



这是一个拥有两个花瓣状对称结构的星云。(图片来源:NASA

宇宙中有很多热源,离它们越远,温度就越低。地球和太阳的距离刚刚好,加上地球条件合适,于是地球温暖如春。假如再往外,太阳的能力就大打折扣,冥王星冷到氮气都要结冰,更不用说以光年计的星际空间。

在银河系中漂荡的分子云温度只有10至20K,但由于存在许多恒星、超新星、宇宙射线、星风,银河系作为一个整体它的温度下限可能就到此为止了。只有在远离恒星、远离星系的太空,唯一的热源是宇宙大爆炸的余晖,温度才会更低。

在绝对温度不到3K的太空中,唯一的热源是偶尔才能检测到的光子。宇宙中的几乎所有地方,都时刻经受着这些红外、微波和射电波段光子的轰击,它们的温度只有绝对温度2.725K,也许这已经是大自然最冷的地方。只有当宇宙继续膨胀之后,这些光子的波长才会继续拉伸,温度才会继续降低。这种事情迟早都会发生,宇宙再过138亿年后,它的最低温度将达到1K。

但是就在今天,宇宙中有些地方的温度还可以更低,那里的温度甚至比1K还要低。

这个地方离我们并不太远。它就在离我们5000光年远的飞镖星云里。这是一个拥有两个花瓣状对称结构的星云。这是一个“前行星状星云”,是一颗和太阳相似恒星的临死状态。这样的一颗恒星在经历了红巨星阶段后,会抛出它的外层物质,形成一个行星状星云,内核变成白矮星。前行星状星云就是红巨星和行星状星云之间的过渡阶段。

在恒星外层物质开始扩散之后和恒星内部温度上升之前,也就是在所谓的“前行星状星云”阶段,恒星通常会制造出一对双极喷流结构,恒星的物质开始被抛入星际空间。这个阶段其实非常短暂,通常只会持续几千年。天文学家观测到的这类恒星只有少数几颗。而飞镖星云比较特殊,它的气体喷流运动速度比通常情况高出了10倍,达到了每秒164公里。它的物质流失速度异常之快,每年失去的质量相当于两个海王星。它的这个特性还制造出了一个副产品,它创造了当今宇宙已知非人工环境温度的最低纪录,星云局部温度只有0.5K。


飞镖星云的毫米波影像。(图片来源:NASA)

已知的所有其它行星状星云和前行星状星云的温度都要比它高。这是为什么呢?

这是因为,虽然这颗恒星的外层拥有大量的炽热物质,但它们被抛射出来的速度非常快,而且它们的出口非常小,是两个相对非常小的小点。因此它能够急速地变冷。这其中的原理,类似于我们对着手背张嘴呵气能感到温暖,而嘟嘴吹气只会感到冷。

这样一个星云的存在,验证了天文学家Raghvendra Sahai的预测。他认为只要条件合适,宇宙中就会出现极端低温天体,它们的温度可以比宇宙微波背景还低。


经过着色的飞镖星云温度分布图。蓝色区域是最冷的。(图片来源:NASA)

飞镖星云已经成了天文学家研究和争论的热点。到目前为止,它是我们发现的唯一一个温度低于大爆炸余晖的前行星状星云,但是在宇宙中,这样的星云不可能只有一个。有些还未发现的星云温度可能会更低。谁知道呢?或许有一天,我们的太阳会打破它创造的纪录。

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