Tutkijat ovat jo pitkään olleet kiinnostuneita kysymyksestä: kuinka kylmä se on avaruudessa. Pääsääntöisesti siellä oleva lämpötila ei ole matalampi kuin koko maailmankaikkeutta läpäisevän jäännössäteilyn lämpötila. Kuitenkin paikoissa, joissa tähdet kuolevat, lämpötilat voivat laskea paljon matalammiksi. Tutkijat onnistuivat löytämään tällaisen paikan Boomerangin planeettasumusta.
Maapallon, yli 149 miljoonan kilometrin etäisyydellä Auringosta sijaitsevan planeetan keskilämpötila pidetään 300 K. K vähemmän. Mitä kauemmas esine on lähimmästä tähdestä, sitä kylmempi se on. Esimerkiksi Plutolla keskilämpötila on vain 44 K. Sellaisilla nopeuksilla jopa typpi jäätyy, mikä tarkoittaa, että maapallon ilmakehästä ei jää käytännössä mitään, koska se sisältää 80 prosenttia typpeä. Aurinkokunnan ulkopuolella, tähtienvälisessä tilassa, se on paljon kylmempi.
Molekyylipilvet kelluvat galaksin, aineen, jonka lämpötila on noin 10-20 K, lähellä absoluuttista nollaa, ympäri. Galaksissa ei ole enää matalampia lämpötiloja, koska tähtien säteily lämmittää loput sen osista yhteen tai toiseen asteeseen.
Galaktien välisessä tilassa lämpötila on kuitenkin jopa alhaisempi kuin molekyylipilvessä, joka on kaukana säteilylähteistä. Galaksit erotetaan miljoonien valovuosien mittaisella tyhjyydellä, ja ainoa säteily, joka saavuttaa kaikki avaruuden kulmat, on mikroaaltotaustasäteily, joka on jäänyt Suuresta Bangista. Reliktisen säteilyn aaltojen vuoksi lämpötila galaktisissa tiloissa ei laske alle 2,73 K. Ensi silmäyksellä voi tuntua siltä, että se ei yksinkertaisesti voi olla kylmempi, mutta todellisuudessa näin ei ole.
Tarkemmin sanottuna se voi teoriassa olla kylmempi. Jotta galaksien välisen tilan lämpötilaindeksit laskevat alle 2,73 K, on odotettava, että maailmankaikkeus laajenee hieman. Tämä laajentuminen on jo tapahtumassa - maailmankaikkeus laajenee noin 770 kilometriä sekunnissa 3,26 miljoonan valovuoden aikana. Tällä hetkellä maailmankaikkeuden ikä saavuttaa 13,78 miljardia vuotta, ja kun se kaksinkertaistuu, reliikkisäteily pystyy pitämään lämpötilan vain yhden asteen absoluuttisen nollan yläpuolella.
Esiplanetaarisen Boomerang-sumun lämpötilakartta
Ja odottamattomimmat uutiset tutkijoilta: maailmankaikkeuden kylmin paikka löytyy jo tällä hetkellä, ei kovin kaukana maasta - Boomerang-sumussa, joka sijaitsee vain 5 tuhannen valovuoden päässä planeetaltamme.
Mainosvideo:
Tämän sumun keskellä on kuoleva tähti, joka oli, kuten aurinko, aiemmin keltainen kääpiö. Kuten muutkin saman spektriluokan tähdet, siitä tuli punainen jättiläinen ja päätyi järjestelmään, joka syntyi valkoisesta kääpiöstä ja sen ympärille syntyneestä esiplaneettasumusta.
Planeettasumua kutsutaan yleensä punaisen jättiläisen perifeeristen alueiden jäännöksiksi, jotka tähti työntää aikaan, kun sen keskusta kutistuu valkoisen kääpiön kokoon. Mutta ennen kuin siitä tulee planeetan sumu, punaisesta kääpiöstä tulee jonkin aikaa planeetan esisumu. Siinä tapauksessa, että siinä syntyvät kaikki tarvittavat olosuhteet, sumun lämpötila-indikaattorit voivat laskea alle maailmankaikkeuden alhaisimpien lämpötilojen. Intialainen tähtitieteilijä Ravendra Sahai päätyi samankaltaisiin johtopäätöksiin, ja paljon aikaisemmin kuin hänen tiiminsä loi Boomerang-sumun lämpötilakartan ja varmisti, että siellä on todella kylmää.
Boomerang-sumu on maailmankaikkeuden kylmin paikka
Kuva: ESA / NASA
Esiplanetaarinen sumu syntyy, kun tähtiytimen lämpötila nousee, mutta samalla perifeerinen aine on vasta alkamassa erota. Tämä prosessi tapahtuu useilla plasmavirtojen ulosvirtauksilla, jotka alkavat tähtiaineen ulkokerroksesta. Kosmisten standardien mukaan nämä virrat ovat olemassa hyvin lyhyen ajan - vain muutaman tuhannen vuoden ajan. Edellyttäen, että plasman virta virtaa nopeasti (ja Boomerang-sumussa tämä on täsmälleen tapaus), tähden ainehäviö tapahtuu suurella nopeudella. Tämän valtavan sumunopeuden ansiosta syntyy alueita, joissa lämpötilaindeksi ei ylitä 0,5 K, mikä on paljon matalampi kuin missään muualla maailmankaikkeudessa oleva lämpötila.
Ja kaikki siksi, että molekyylien lämpöenergia muuttuu liike-energiaksi, minkä vuoksi ilma jäähtyy.