Apesar do que os hipsters possam dizer, o bairro Williamsburg de Brooklyn não é realmente o lugar mais frio do universo. Pelo contrário, essa honra poderia ir para um de dois lugares: uma nebulosa no espaço ou um laboratório no MIT.

De qualquer forma, é melhor você pegar seu casaco, porque esses lugares são realmente, realmente, insanamente frios.

A Nebulosa Boomerang, que é um mashup interestelar de poeira e gases ionizados, mergulha a uma temperatura de 458 graus negativos (menos 272 graus), ou apenas um grau acima de zero absoluto, como medido pelos astrônomos usando o Atacama Large Millimeter-submillimeter Array (ALMA) no Chile em 2013.

Localizada a 5.000 anos-luz de distância, esta jovem nebulosa planetária tem um criador mórbido: uma estrela moribunda no seu centro. Com o tempo, as estrelas na extremidade menos pesada da escala de massa – cerca de oito vezes a massa do sol ou menos – tornam-se os chamados gigantes vermelhos.

Aí está como vai o tempo de vida deste tipo de estrela: À medida que a estrela queima através do seu fornecimento de hidrogénio no seu núcleo, fundindo-o em hélio, a sua luminosidade aumenta de facto. Isso porque a estrela não consegue gerar calor suficiente para suportar seu próprio peso, então o hidrogênio restante começa a ser comprimido em camadas na parte externa do núcleo. Essa compressão gera mais energia, mas o resultado é que a estrela fica mais inchada à medida que os gases em suas camadas externas se expandem. Assim, mesmo que a estrela seja mais luminosa, seus gases esfriam e a estrela parece mais avermelhada. Os gigantes vermelhos são grandes; quando o sol se transforma em um, sua superfície se estenderá até a órbita atual da Terra.

Eventualmente, o gigante queima completamente através de seu hidrogênio. Mais gigantes vermelhos massivos começarão então a fundir o hélio em elementos mais pesados, mas esse processo também tem limites, e é aí que as camadas centrais da estrela colapsam. Nesse ponto, a estrela se transforma em uma anã branca, que é basicamente o núcleo superdenso e queimado da estrela. Quando o colapso acontece, as camadas externas da estrela ficam para trás, porque a gigante vermelha é tão grande que seu aperto sobre suas camadas externas é tênue. A luz da estrela anã branca ilumina o gás, e o resultado para os terráqueos é uma nebulosa planetária deslumbrante. (O nome é um nome errado, que data dos primeiros avistamentos no século 18, mas que ficou preso.)

Esse gás expande-se muito rapidamente, movendo-se para fora a velocidades superiores a cerca de 363.600 mph (585.000 km/h). E é por isso que a nebulosa é tão fria – ainda mais fria do que a radiação cósmica de fundo deixada pelo Big Bang (que é cerca de 454,7 graus negativos, ou 2,76 kelvins).

À medida que os gases se expandem, eles ficam mais frios. Isto acontece porque a expansão faz com que a pressão caia, e uma diminuição da pressão faz com que as moléculas de gás diminuam. (A temperatura é basicamente uma medida de quão rapidamente as moléculas estão se movendo. Quanto mais rápido as moléculas, mais quente o gás.)

Você pode observar o mesmo fenômeno quando você usa uma lata de ar para limpar um computador: A lata de ar fica mais fria quando se pulveriza, porque a pressão sobre o gás no interior está a diminuir rapidamente. Parte da energia para fazer o gás expandir é retirada da energia térmica da lata de aerossol. Como os gases na Nebulosa do Boomerang foram expelidos pela estrela central a uma velocidade tão grande, uma grande quantidade de energia de calor foi arrancada num piscar de olhos.

Raghvendra Sahai, do Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA, em Pasadena, Califórnia, pensa que a Nebulosa Bumerangue é ainda mais fria do que outras nebulosas em expansão porque está a expelir a sua massa cerca de 100 vezes mais depressa do que as estrelas moribundas, ou cerca de 100 biliões de vezes mais depressa do que a massa que o sol expulsa.

Mas e os lugares frios na Terra?

Os alunos do MIT ficarão felizes em saber que sua escola é – até agora – a mais legal. Em 2015, uma equipe de físicos ali arrefeceu átomos à temperatura mais fria de sempre: 500 nanokelvins, ou 0,0000005 kelvins (menos 459,67 F ou menos 273,15 C). Isso é muito mais frio que a Nebulosa Boomerang, mas apenas porque os cientistas usaram lasers para resfriar átomos individuais de sódio e potássio.

Cambridge não será o mais frio para sempre, no entanto. Muitas equipas de cientistas têm continuado a trabalhar para tornar os gases ainda mais frios. JPL tem o Cold Atom Laboratory, que foi lançado para a Estação Espacial Internacional em 2018 e já produziu o objeto mais frio conhecido no espaço, e poderia em breve produzir o objeto mais frio conhecido no universo.

Editor’s note: Esta história foi atualizada às 11:02 da manhã de 1º de agosto de 2018, para incluir os últimos resultados do Cold Atom Laboratory.

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