Wetenschappers zijn al lang geïnteresseerd in de vraag: hoe koud is het in de ruimte. In de regel is de temperatuur daar niet lager dan de temperatuur van de relikwie-straling, die het hele universum doordringt. Op plaatsen waar sterren afsterven, kunnen de temperaturen echter veel lager dalen. Wetenschappers slaagden erin zo'n plek te vinden in de planetaire Boomerang-nevel.
De gemiddelde temperatuur op aarde, een planeet die meer dan 149 miljoen kilometer van de zon verwijderd is, wordt binnen 300 K gehouden. K minder. Hoe verder een object van de dichtstbijzijnde ster is verwijderd, hoe kouder het is. Op Pluto is de gemiddelde temperatuur bijvoorbeeld slechts 44 K. Bij dergelijke snelheden bevriest zelfs stikstof, wat betekent dat er praktisch niets overblijft van de aardatmosfeer, omdat deze 80 procent stikstof bevat. Buiten het zonnestelsel, in de interstellaire ruimte, is het veel kouder.
Moleculaire wolken zweven rond de melkweg, de stof waarin een temperatuur van ongeveer 10-20 K is, wat dicht bij het absolute nulpunt ligt. Er zijn geen lagere temperaturen meer in de melkweg, aangezien de rest van zijn delen tot op zekere hoogte worden verwarmd door stellaire straling.
In de intergalactische ruimte is de temperatuur echter zelfs lager dan in een moleculaire wolk, die ver verwijderd is van stralingsbronnen. De Melkwegstelsels worden gescheiden door miljoenen lichtjaren leegte, en de enige straling die alle hoeken van de ruimte bereikt, is microgolfachtergrondstraling, die overblijft van de oerknal. Door de golven van relictstraling daalt de temperatuur in de intergalactische ruimte niet onder de 2,73 K. Op het eerste gezicht lijkt het misschien gewoon niet kouder te kunnen zijn, maar in feite is dit verre van het geval.
Om precies te zijn, het zou theoretisch kouder kunnen zijn. Om de temperatuurindices van de intergalactische ruimte onder de 2,73 K te laten dalen, is het nodig om te wachten tot het heelal iets uitzet. Deze uitbreiding vindt al plaats - het universum breidt zich uit met een snelheid van ongeveer 770 kilometer per seconde over 3,26 miljoen lichtjaar. Op dit moment bereikt de leeftijd van het universum 13,78 miljard jaar, en wanneer het twee keer zo groot wordt, zal de relikwie-straling de temperatuur slechts één graad boven het absolute nulpunt kunnen houden.
Temperatuurkaart van de preplanetaire Boomerang-nevel
En het meest onverwachte nieuws van wetenschappers: de koudste plek in het heelal is op dit moment al te vinden, en niet ver van de aarde - in de Boomerang-nevel, gelegen op slechts 5000 lichtjaar van onze planeet.
Promotie video:
In het midden van deze nevel staat een stervende ster, die in het verleden net als de zon een gele dwerg was. Net als de rest van de sterren van dezelfde spectrale klasse, werd het een rode reus en kwam terecht in een systeem dat ontstond uit een witte dwerg en een preplanetaire nevel die eromheen ontstond.
De planetaire nevel wordt gewoonlijk de overblijfselen van de perifere gebieden van de rode reus genoemd, die door de ster worden uitgeworpen in de periode dat het centrum ervan kromp tot de grootte van een witte dwerg. Maar voordat de rode dwerg een planetaire nevel wordt, wordt hij een tijdje een preplanetaire nevel. In het geval dat alle noodzakelijke voorwaarden zich voordoen, kunnen de temperatuurindicatoren in de nevel dalen tot onder de laagste temperaturen in het heelal. De Indiase astronoom Ravendra Sahai kwam tot vergelijkbare conclusies en maakte veel eerder dan zijn team een temperatuurkaart van de Boomerang-nevel en zorgde ervoor dat het daar echt heel koud is.
De Boemerangnevel is de koudste plek in het universum
Foto: ESA / NASA
Een preplanetaire nevel ontstaat wanneer de temperatuur in de kern van de ster stijgt, maar tegelijkertijd begint de perifere materie zich net te scheiden. Dit proces vindt plaats met verschillende uitstoten van plasmastromen die beginnen in de buitenste laag van stellaire materie. Volgens kosmische maatstaven bestaan deze stromen maar een zeer korte tijd - slechts een paar duizend jaar. Mits het plasma in de stroom snel beweegt (en in de Boomerangnevel is dit precies het geval), dan vindt het verlies van materie door de ster met hoge snelheid plaats. Het is vanwege deze enorme snelheid in de nevel dat die gebieden ontstaan waarin de temperatuurindex niet hoger is dan 0,5 K, wat aanzienlijk lager is dan de temperatuur op enige andere plaats in het heelal.
En dat allemaal omdat de thermische energie van de moleculen wordt omgezet in kinetische bewegingsenergie, waardoor de lucht afkoelt.
