Vzdory tomu, co vám hipsteři tvrdí, brooklynská čtvrť Williamsburg ve skutečnosti není nejchladnějším místem ve vesmíru. Tato pocta by spíše mohla připadnout jednomu ze dvou míst: mlhovině ve vesmíru nebo laboratoři na MIT.
Ať tak či onak, raději si vezměte bundu, protože na těchto místech je opravdu, ale opravdu šílená zima.
Mlhovina Boomerang, která je mezihvězdnou směsicí prachu a ionizovaných plynů, klesá na dechberoucí teplotu minus 458 stupňů Fahrenheita (minus 272 stupňů Celsia), tedy pouhý stupeň Celsia nad absolutní nulu, jak naměřili astronomové pomocí radioteleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter-submillimeter Array) v Chile v roce 2013.
Tato mladá planetární mlhovina, která se nachází ve vzdálenosti 5 000 světelných let, má morbidního tvůrce: ve svém středu má umírající hvězdu. Z hvězd na méně mohutném konci hmotnostní stupnice – přibližně osminásobek hmotnosti Slunce nebo méně – se časem stávají tzv. červení obři.
Takto probíhá život tohoto typu hvězd: Jak hvězda spaluje zásoby vodíku ve svém jádře a taví ho na helium, její svítivost se ve skutečnosti zvyšuje. To proto, že hvězda nedokáže generovat dostatek tepla, aby udržela svou vlastní hmotnost, a tak se zbývající vodík začne stlačovat do vrstev na vnější straně jádra. Tato komprese generuje více energie, ale výsledkem je, že hvězda je stále nadýchanější, protože plyny v jejích vnějších vrstvách se rozpínají. Ačkoli je tedy hvězda svítivější, její plyny se ochlazují a hvězda vypadá červenější. Rudí obři jsou velcí; až se Slunce v jednoho z nich promění, bude jeho povrch sahat až na současnou oběžnou dráhu Země.
Nakonec obr zcela spálí svůj vodík. Hmotnější červení obři pak začnou slučovat helium na těžší prvky, ale i tento proces má své meze, a tehdy se centrální vrstvy hvězdy zhroutí. V tomto okamžiku se hvězda změní na bílého trpaslíka, což je v podstatě vyhořelé, superhusté jádro hvězdy. Při kolapsu zůstávají vnější vrstvy hvězdy pozadu, protože červený obr je tak velký, že jeho přilnavost k vnějším vrstvám je slabá. Světlo bílého trpaslíka osvětluje plyn a výsledkem je pro pozemšťany nádherná planetární mlhovina. (Název je nesprávný, pochází z prvních pozorování v 18. století, ale uchytil se.)
Tento plyn se velmi rychle rozpíná a pohybuje se směrem ven rychlostí až asi 363 600 mph (585 000 km/h). A to je důvod, proč je mlhovina tak chladná – dokonce chladnější než záření kosmického pozadí, které zbylo po velkém třesku (které má teplotu asi minus 454,7 °C, tedy 2,76 kelvinu).
Při rozpínání se plyny ochlazují. Děje se tak proto, že při rozpínání klesá tlak a pokles tlaku zpomaluje molekuly plynu. (Teplota je v podstatě měřením toho, jak rychle se molekuly pohybují. Čím rychleji se molekuly pohybují, tím je plyn teplejší.“
Stejný jev můžete pozorovat při čištění počítače pomocí vzduchového kanystru: Při stříkání se plechovka se vzduchem ochladí, protože tlak plynu uvnitř rychle klesá. Část energie na rozpínání plynu se odebírá z tepelné energie v aerosolové plechovce. Protože plyny v mlhovině Bumerang byly vyvrženy centrální hvězdou tak velkou rychlostí, spousta tepelné energie byla v mžiku odvedena pryč.
Raghvendra Sahai z Laboratoře tryskového pohonu NASA (JPL) v Pasadeně v Kalifornii se domnívá, že mlhovina Bumerang je ještě chladnější než jiné rozpínající se mlhoviny, protože vyvrhuje svou hmotu asi 100krát rychleji než tyto umírající hvězdy, tedy asi 100 miliardkrát rychleji, než vyvrhuje hmotu Slunce.
A co chladná místa na Zemi?
Studenty MIT jistě potěší, že jejich škola je – zatím – nejchladnější. V roce 2015 tam tým fyziků zchladil atomy na nejchladnější teplotu vůbec: 500 nanokelvinů neboli 0,0000005 kelvinů (minus 459,67 F neboli minus 273,15 C). To je mnohem chladnější než v mlhovině Bumerang, ale jen proto, že vědci použili lasery k ochlazení jednotlivých atomů sodíku a draslíku.
Cambridge však nebude nejchladnější navždy. Mnoho vědeckých týmů pokračuje v práci na tom, aby byly plyny ještě chladnější. JPL má Laboratoř studených atomů, která v roce 2018 odstartovala k Mezinárodní vesmírné stanici a již vytvořila nejchladnější známý objekt ve vesmíru a brzy by mohla vytvořit nejchladnější známý objekt ve vesmíru.
Poznámka redakce: Tento článek byl aktualizován 1. srpna 2018 v 11:02 hodin, aby obsahoval nejnovější výsledky z Laboratoře studených atomů.
Sledujte Malé záhady života na Twitteru @llmysteries. Jsme také na Facebooku & Google+.