Trots vad hipsters kan säga är Brooklyns Williamsburg inte den kallaste platsen i universum. Den äran kan snarare gå till en av två platser: en nebulosa i rymden eller ett labb på MIT.

Hur som helst är det bäst att du tar fram din jacka, för dessa platser är verkligen, verkligen, vansinnigt kalla.

Bomerangnebulosan, som är en interstellär blandning av damm och joniserade gaser, faller till en häpnadsväckande temperatur på minus 458 grader Fahrenheit (minus 272 grader Celsius), eller bara en grad Celsius över den absoluta nollpunkten, vilket uppmättes av astronomer som använde Atacama Large Millimeter-submillimeter Array (ALMA) i Chile 2013.

Denna unga planetariska nebulosa ligger 5 000 ljusår bort och har en morbid skapare: en döende stjärna i dess centrum. Med tiden blir stjärnor i den mindre tunga änden av masseskalan – ungefär åtta gånger solens massa eller mindre – så kallade röda jättar.

Här är hur den här typen av stjärnors livslängd går till: När stjärnan förbränner sitt förråd av väte i kärnan och smälter det till helium, ökar dess ljusstyrka. Det beror på att stjärnan inte kan generera tillräckligt med värme för att bära sin egen vikt, så den återstående vätgasen börjar komprimeras i lager på utsidan av kärnan. Denna komprimering genererar mer energi, men resultatet är att stjärnan blir mer uppblåst när gaserna i de yttre lagren expanderar. Så även om stjärnan är mer ljusstark, svalnar dess gaser och stjärnan ser rödare ut. Röda jättar är stora; när solen förvandlas till en sådan kommer dess yta att sträcka sig till jordens nuvarande omloppsbana.

Till slut bränner jätten upp sitt väte helt och hållet. Mer massiva röda jättar börjar då smälta heliumet till tyngre grundämnen, men även den processen har gränser, och det är då stjärnans centrala lager kollapsar. Då förvandlas stjärnan till en vit dvärg, som i princip är stjärnans utbrända, supertäta kärna. När kollapsen sker lämnas stjärnans yttre lager kvar, eftersom den röda jätten är så stor att dess grepp om de yttre lagren är svagt. Ljuset från den vita dvärgstjärnan lyser upp gasen, och resultatet för jordborna är en fantastisk planetarisk nebulosa. (Namnet är en felaktig benämning och härstammar från de första observationerna på 1700-talet, men det fastnade.)

Gasen expanderar mycket snabbt och rör sig utåt med hastigheter på upp till cirka 363 600 mph (585 000 km/tim). Det är därför som nebulosan är så kall – till och med kallare än den kosmiska bakgrundsstrålningen som finns kvar från Big Bang (som är cirka minus 454,7 grader F, eller 2,76 kelvin).

När gaser expanderar blir de kallare. Detta beror på att expansionen leder till att trycket sjunker, och en minskning av trycket gör gasmolekylerna långsammare. (Temperatur är i princip ett mått på hur snabbt molekylerna rör sig. Ju snabbare molekylerna är, desto varmare är gasen.)

Du kan observera samma fenomen när du använder en luftburk för att rengöra en dator: Luftburken blir kallare när du sprutar, eftersom trycket på gasen inuti minskar snabbt. En del av energin för att få gasen att expandera tas från värmeenergin i aerosoldosan. Eftersom gaserna i Boomerangnebulosan kastades iväg av centralstjärnan med så hög hastighet, försvann mycket värmeenergi på ett ögonblick.

Raghvendra Sahai vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory (JPL) i Pasadena, Kalifornien, tror att Boomerangnebulosan är ännu kallare än andra expanderande nebulosor eftersom den kastar ut sin massa ungefär 100 gånger snabbare än dessa döende stjärnor, eller ungefär 100 miljarder gånger snabbare än solen kastar ut massa.

Men hur är det med kalla platser på jorden?

Studenter vid MIT kommer att vara glada att få veta att deras skola – än så länge – är den coolaste. År 2015 kylde ett team av fysiker där ner atomer till den kallaste temperaturen någonsin: 500 nanokelvin, eller 0,0000005 kelvin (minus 459,67 F eller minus 273,15 C). Det är mycket kallare än Boomerangnebulosan, men bara för att forskarna använde lasrar för att kyla enskilda atomer av natrium och kalium.

Cambridge kommer dock inte att vara den kallaste för alltid. Många forskargrupper har fortsatt att arbeta för att göra gaser ännu kallare. JPL har Cold Atom Laboratory, som lanserades till den internationella rymdstationen 2018 och som redan har producerat det kallaste kända objektet i rymden, och som snart kan producera det kallaste kända objektet i universum.

Redaktörens anmärkning: Den här artikeln uppdaterades klockan 11:02 den 1 augusti 2018 för att inkludera de senaste resultaten från Cold Atom Laboratory.

Följ Life’s Little Mysteries på Twitter @llmysteries. Vi finns även på Facebook & Google+.