Наскільки холодний холодний космос? Зазвичай температура в ньому не опускається нижче температури реліктового випромінювання, що пронизує весь всесвіт. Але там, де помирають зірки, може бути ще холодніше. Таке місце є в препланетарній туманності Бумеранг.
Ми знаходимося на відстані 149 600 000 км від Сонця. Середня температура на Землі тримається в районі 300 К (правда, нас ще обігріває гаряче ядро планети, а без атмосфери було б на 50 К холодніше). Чим далі від найближчої зірки, тим холодніше. На Плутоні, наприклад, температура становить всього 44 К - замерзає навіть азот, а значить, наша атмосфера випала б в осад, адже азота в ній 80%. А в міжзоряному просторі, за межами Сонячної системи, ще холодніше.
Речовина в молекулярних хмарах, які плавають по галактиці в світлових роках від найближчих зірок, має температуру від 10 до 20 К, близько до абсолютного нуля. Холодніше, ніж у них, у галактиці не стає: всі інші її ділянки так чи інакше зігріті випромінюванням зірок.
Якщо заглянути в міжгалактичний простір, можна замерзнути ще сильніше, ніж у молекулярній хмарі далеко від джерел випромінювання. Галактики розділені мільйонами світлових років порожнечі, і єдине випромінювання, яке доходить до всіх куточків космосу - це реліктове мікрохвильове випромінювання, що залишилося з часів Великого Вибуху. Температура реліктового випромінювання - це і є температура міжгалактичного простору, і вона не може впасти нижче 2,725 К. Може здатися, що в природі не може бути місця холодніше. Однак це не так.
Точніше, буде не так. Щоб температура випромінювання в міжгалактичному просторі опустилася нижче 2,725 К, потрібно почекати, поки Всесвіт ще трохи розшириться (він вже і так це робить зі швидкістю приблизно 770 км/с на 3.26 мільйонів світлових років). Зараз старенькому-всесвіту 13,78 мільярдів років, а коли стане вдвічі більше, реліктового випромінювання вистачить чи на один градус вище абсолютного нуля.
Температурна карта препланетарної туманності Бумеранг
А тепер сюрприз: знайти таке холодне місце у всесвіті можна вже зараз! І навіть відносно недалеко від будинку: в туманності Бумеранг, яка зручно розташувалася в якихось 5000 світлових років від Землі.
У центрі туманності Бумеранг знаходиться вмираюча зірка, яка колись була жовтим карликом, як наше Сонце. Як і інші зірки того ж спектрального класу, зірка в туманності Бумеранг перетворилася на червоний гігант і закінчила життя в системі з білого карлика і препланетарної туманності навколо нього.
Туманність Бумеранг - найхолодніше місце у всесвіті
Планетарна туманність - це залишки периферійної речовини червоного гіганта, яку зірка скинула, коли її центр стиснувся до білого карлика. Однак перш ніж перетворитися на планетарну туманність, червоний карлик повинен трохи побути препланетарною туманністю. А якщо в препланетарній туманності зійдуться всі необхідні умови, то температура в ній може опуститися нижче найнижчого у всесвіті. Це показали розрахунки індійського астронома Равендри Сахая ще до того, як його команда створила температурну карту Бумеранга і впевнилася, що там дійсно неймовірно холодно.
Препланетарна туманність виникає, коли температура в ядрі зірки підвищується, а периферія тільки починає відділятися. Викид речовини відбувається найчастіше одним-двома джетами - потоками плазми, що беруть початок у зовнішніх шарах речовини зірки. Джети живуть зовсім недовго за космічними мірками: всього кілька тисяч років. Якщо плазма в джетах рухається досить швидко (а в Бумеранзі це так), зірка втрачає речовину з величезною швидкістю. І саме через таку неймовірну швидкість, з якою речовина йде з зірки, в ній виникають області, де температура речовини дорівнює 0,5 К - нижче будь-якого іншого місця у всесвіті.
Причина цього явища в тому ж, чому повітря, яке ви видуваєте склавши губи трубочкою, виявляється холодніше 36,6 ° C і холодніше повітря, яке ви видихаєте з широко відкритим ротом. Теплова енергія молекул витрачається, переходячи в кінетичну енергію руху, і повітря остигає.