In tegenstelling tot wat hipsters je misschien vertellen, is de buurt Williamsburg in Brooklyn niet de coolste plek in het heelal. Die eer valt eerder te beurt aan een van de volgende twee plekken: een nevel in de ruimte of een laboratorium van het MIT.

Hoe dan ook, je kunt maar beter je jas pakken, want deze plekken zijn echt, echt, waanzinnig koud.

De Boemerangnevel, die een interstellaire mengelmoes is van stof en geïoniseerde gassen, daalt tot een verbijsterende temperatuur van min 458 graden Fahrenheit (min 272 graden Celsius), of slechts een graad Celsius boven het absolute nulpunt, zoals gemeten door astronomen met behulp van de Atacama Large Millimeter-submillimeter Array (ALMA) in Chili in 2013.

Deze jonge planetaire nevel bevindt zich op 5.000 lichtjaar afstand en heeft een morbide schepper: een stervende ster in zijn centrum. Na verloop van tijd worden sterren aan de minder zware kant van de massaschaal – ongeveer acht keer de massa van de zon of minder – zogenaamde rode reuzen.

Hier ziet u hoe de levensduur van dit type ster verloopt: Terwijl de ster zijn voorraad waterstof in de kern opbrandt en tot helium fuseert, neemt zijn lichtkracht toe. Dat komt omdat de ster niet genoeg warmte kan produceren om zijn eigen gewicht te dragen, dus begint de resterende waterstof samen te persen in lagen aan de buitenkant van de kern. Deze samenpersing levert meer energie op, maar het resultaat is dat de ster steeds gezwollener wordt naarmate de gassen in de buitenste lagen uitzetten. Dus ook al is de ster helderder, zijn gassen koelen af, en de ster ziet er roder uit. Rode reuzen zijn groot; als de zon er een wordt, reikt zijn oppervlak tot de huidige baan van de aarde.

Op den duur brandt de reus door zijn waterstof heen. Massievere rode reuzen beginnen dan het helium tot zwaardere elementen te smelten, maar ook dat proces heeft grenzen, en dat is het moment waarop de centrale lagen van de ster ineenstorten. Op dat moment verandert de ster in een witte dwerg, wat in feite de uitgebrande, superdichte kern van de ster is. Bij het ineenstorten blijven de buitenste lagen van de ster achter, omdat de rode reus zo groot is dat zijn greep op de buitenste lagen zwak is. Het licht van de witte dwergster verlicht het gas, en het resultaat voor de aardbewoners is een prachtige planetaire nevel. (De naam is een verkeerde benaming, die dateert van de eerste waarnemingen in de 18e eeuw, maar hij is blijven hangen.)

Dat gas zet zeer snel uit, en beweegt zich naar buiten met snelheden tot zo’n 363.600 mph (585.000 km/h). En daarom is de nevel zo koud – zelfs kouder dan de kosmische achtergrondstraling die van de oerknal is overgebleven (die ongeveer min 454,7 graden F is, ofwel 2,76 kelvin).

Als gassen uitzetten, worden ze koeler. Dit gebeurt omdat bij uitzetting de druk afneemt, en een afname van de druk remt de gasmoleculen af. (Temperatuur is in feite een maat voor de snelheid waarmee moleculen bewegen. Hoe sneller de moleculen, hoe heter het gas.)

Hetzelfde verschijnsel kunt u waarnemen wanneer u een luchtblikje gebruikt om een computer schoon te maken: De bus met lucht wordt kouder als je spuit, omdat de druk op het gas binnenin snel afneemt. Een deel van de energie om het gas te laten uitzetten wordt onttrokken aan de warmte-energie in de spuitbus. Omdat de gassen in de Boemerangnevel met zo’n grote snelheid door de centrale ster werden weggeslingerd, werd er in een oogwenk veel warmte-energie weggezogen.

Raghvendra Sahai van NASA’s Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena, Californië, denkt dat de Boemerang Nevel nog kouder is dan andere uitdijende nevels omdat hij zijn massa ongeveer 100 keer sneller afwerpt dan die stervende sterren, of ongeveer 100 miljard keer sneller dan de zon massa afwerpt.

Maar hoe zit het met kille plekken op aarde?

Studenten van het MIT zullen blij zijn te weten dat hun school – tot nu toe – de coolste is. In 2015 heeft een team van natuurkundigen daar atomen gekoeld tot de koudste temperatuur ooit: 500 nanokelvins, oftewel 0,0000005 kelvins (min 459,67 F of min 273,15 C). Dat is een stuk kouder dan de Boemerang Nevel, maar alleen omdat de wetenschappers lasers gebruikten om individuele atomen van natrium en kalium af te koelen.

Cambridge zal echter niet voor altijd de koelste zijn. Veel teams van wetenschappers zijn doorgegaan met hun werk om gassen nog kouder te maken. JPL heeft het Cold Atom Laboratory, dat in 2018 naar het internationale ruimtestation is gelanceerd en al het koudste bekende object in de ruimte heeft geproduceerd, en binnenkort het koudste bekende object in het universum zou kunnen produceren.

Opmerking van de redacteur: Dit verhaal is bijgewerkt om 11:02 uur, 1 aug. 2018, om de nieuwste resultaten van het Cold Atom Laboratory op te nemen.

Volg Life’s Little Mysteries op Twitter @llmysteries. We zijn ook op Facebook & Google+.