宇宙最低溫出現在完全想像不到的地方(組圖)
這是一個擁有兩個花瓣狀對稱結構的星雲。(圖片來源:NASA)
宇宙中有很多熱源,離它們越遠,溫度就越低。地球和太陽的距離剛剛好,加上地球條件合適,於是地球溫暖如春。假如再往外,太陽的能力就大打折扣,冥王星冷到氮氣都要結冰,更不用說以光年計的星際空間。
在銀河系中漂蕩的分子雲溫度只有10至20K,但由於存在許多恆星、超新星、宇宙射線、星風,銀河系作為一個整體它的溫度下限可能就到此為止了。只有在遠離恆星、遠離星系的太空,唯一的熱源是宇宙大爆炸的餘暉,溫度才會更低。
在絕對溫度不到3K的太空中,唯一的熱源是偶爾才能檢測到的光子。宇宙中的幾乎所有地方,都時刻經受著這些紅外、微波和射電波段光子的轟擊,它們的溫度只有絕對溫度2.725K,也許這已經是大自然最冷的地方。只有當宇宙繼續膨脹之後,這些光子的波長才會繼續拉伸,溫度才會繼續降低。這種事情遲早都會發生,宇宙再過138億年後,它的最低溫度將達到1K。
但是就在今天,宇宙中有些地方的溫度還可以更低,那裡的溫度甚至比1K還要低。
這個地方離我們並不太遠。它就在離我們5000光年遠的飛鏢星雲裡。這是一個擁有兩個花瓣狀對稱結構的星雲。這是一個「前行星狀星雲」,是一顆和太陽相似恆星的臨死狀態。這樣的一顆恆星在經歷了紅巨星階段後,會拋出它的外層物質,形成一個行星狀星雲,內核變成白矮星。前行星狀星雲就是紅巨星和行星狀星雲之間的過渡階段。
在恆星外層物質開始擴散之後和恆星內部溫度上升之前,也就是在所謂的「前行星狀星雲」階段,恆星通常會製造出一對雙極噴流結構,恆星的物質開始被拋入星際空間。這個階段其實非常短暫,通常只會持續幾千年。天文學家觀測到的這類恆星只有少數幾顆。而飛鏢星雲比較特殊,它的氣體噴流運動速度比通常情況高出了10倍,達到了每秒164公里。它的物質流失速度異常之快,每年失去的質量相當於兩個海王星。它的這個特性還製造出了一個副產品,它創造了當今宇宙已知非人工環境溫度的最低紀錄,星雲局部溫度只有0.5K。
飛鏢星雲的毫米波影像。(圖片來源:NASA)
已知的所有其它行星狀星雲和前行星狀星雲的溫度都要比它高。這是為什麼呢?
這是因為,雖然這顆恆星的外層擁有大量的熾熱物質,但它們被拋射出來的速度非常快,而且它們的出口非常小,是兩個相對非常小的小點。因此它能夠急速地變冷。這其中的原理,類似於我們對著手背張嘴呵氣能感到溫暖,而嘟嘴吹氣只會感到冷。
這樣一個星雲的存在,驗證了天文學家Raghvendra Sahai的預測。他認為只要條件合適,宇宙中就會出現極端低溫天體,它們的溫度可以比宇宙微波背景還低。
經過著色的飛鏢星雲溫度分佈圖。藍色區域是最冷的。(圖片來源:NASA)
飛鏢星雲已經成了天文學家研究和爭論的熱點。到目前為止,它是我們發現的唯一一個溫度低於大爆炸餘暉的前行星狀星雲,但是在宇宙中,這樣的星雲不可能只有一個。有些還未發現的星雲溫度可能會更低。誰知道呢?或許有一天,我們的太陽會打破它創造的紀錄。
責任編輯:陈钢
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