ヒップスターが何と言おうと、ブルックリンのウィリアムズバーグ地区は、実は宇宙で最もクールな場所ではないのです。 むしろその名誉は、宇宙の星雲か、MITの研究所のどちらかに与えられるだろう。
どちらにしても、ジャケットを用意したほうがいい。
ブーメラン星雲は、星間塵と電離ガスの寄せ集めで、2013年にチリのアタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計(ALMA)を使用して天文学者が測定したように、華氏マイナス458度(摂氏マイナス272度)、すなわち絶対零度をわずか1度上回るという驚くべき温度にまで急降下しているのです。
5000光年の距離にあるこの若い惑星状星雲は、その中心に死にゆく星という病的な創造主がいます。 時間とともに、質量が太陽の約8倍以下の星が、いわゆる赤色巨星になります。
この種の星の寿命は、こんな感じになっているそうです。 星が核の中の水素を燃やしてヘリウムにすると、光度が増します。 これは、星が自重を支えるのに十分な熱を生み出せないため、残った水素がコアの外側で層をなして圧縮され始めるからです。 この圧縮はより大きなエネルギーを生み出しますが、その結果、外側の層のガスが膨張して星がふくらんでしまうのです。 そのため、星は明るくてもガスが冷えてしまい、赤く見えるのです。 赤色巨星は大きく、太陽が赤色巨星になると、その表面は現在の地球の軌道くらいまで広がります。 しかし、その過程にも限界があり、そのとき、星の中心層が崩壊するのです。 このとき、星は白色矮星となり、基本的には燃え尽きた超高密度の星の核となります。 赤色巨星は非常に大きいため、外層をつかむ力が弱く、崩壊すると星の外層は取り残されてしまいます。 その結果、白色矮星からの光でガスが照らされ、地球人にとって美しい惑星状星雲が誕生するのです。 (8222>
このガスは非常に急速に膨張し、時速363,600マイル(約585,000km)以上の速度で外側に移動します。) そのため、星雲はとても冷たく、ビッグバンから残った宇宙背景放射(華氏マイナス454.7度、または2.76ケルビン)よりもさらに冷たくなっています。
気体が膨張すると、温度が下がります。 これは、膨張によって圧力が低下し、圧力が低下すると気体分子の速度が遅くなるためです。 (温度は基本的に、分子がどれだけ速く動いているかを測定するものです。
同じ現象は、空気缶を使ってコンピュータを掃除するときにも観察することができます。 スプレーをかけると空気缶は冷たくなりますが、これは中の気体の圧力がどんどん下がっていくからです。 気体を膨張させるためのエネルギーの一部は、エアゾール缶の熱エネルギーから奪われているのです。 ブーメラン星雲の中のガスは、中心星からものすごいスピードで投げ出されたので、たくさんの熱エネルギーが一瞬にして消えてしまいました。
カリフォルニア州パサデナにあるNASAジェット推進研究所(JPL)のRaghvendra Sahai氏は、ブーメラン星雲が他の拡大星雲よりもさらに冷たいのは、それらの死にゆく星の約100倍、太陽が物質を放出するよりも約1000億倍の速さで物質を放出させているせいだと考えています。
しかし、地球上の寒い場所はどうでしょうか。
MITの学生は、自分たちの学校が-今のところ-最もクールであることを知って喜んでいることでしょう。 2015年、同校の物理学者のチームは、原子をこれまでで最も冷たい温度、500ナノケルビン(0.0000005ケルビン、華氏マイナス459.67度、摂氏マイナス273.15度)まで冷やしきりました。 これはブーメラン星雲よりもずっと冷たいのですが、科学者たちがレーザーを使ってナトリウムとカリウムの個々の原子を冷やしたからに他なりません。
ただし、ケンブリッジが永遠に最も冷たいというわけではありません。 多くの科学者チームが、気体をさらに冷たくする研究を続けています。 JPLには、2018年に国際宇宙ステーションに打ち上げられたCold Atom Laboratoryがあり、すでに宇宙で最も冷たい既知の物体を生み出しており、まもなく宇宙で最も冷たい既知の物体を生み出すことができます。
編集部注:この記事は、Cold Atom Laboratoryからの最新の結果を含めるために、2018年8月1日午前11時2分に更新されました。
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