哈勃望远镜拍摄的旋镖星云彩色图像。这颗恒星喷出的气体快速膨胀，导致其在绝热状态下冷却，其内部部分区域的温度甚至低于大爆炸的余辉。（图片来源：NASA/HUBBLE/STSCI）
本文转自 环球科学 微信公众号
不考虑实验室中人造的低温环境，宇宙中最冷的地方在哪里？自然条件下的最低温度又是多少？
在我们的想象中，最冷的地方应该空无一物——没有移动的粒子、没有额外的辐射，只有无处不在的宇宙微波背景辐射。然而，事实并非如此。已知的宇宙最低温度，就出现在银河系内，距离我们仅5000光年的一个特殊星云中。
撰文 | Ethan Siegel 、Starts With A Bang团队
翻译 | 马一瑗
审校 | 杨心舟 吴非
尽你所能想象一个极寒之地，其中组成物质的粒子运动“极”慢，慢到接近绝对静止。在内部没有多余的热量供粒子吸收，外部也没有热源为其供能。
理论上来说，这个粒子需要离任何移动粒子及辐射越远越好，此外还要尽可能地远离恒星、星系和收缩的气体云，并且屏蔽掉所有外部光子。在星系间最理想的隐蔽之地，所有的星光都照射不到，只有
大爆炸的余辉——2.725 K的宇宙微波背景辐射
给粒子提供热能。但这还不足以描述宇宙中最冷的地方，我们自己星系中的
旋镖星云
就比那里更冷。
不论你去往宇宙何处都会遇上热源，你离它们越远就越冷。地球距太阳1.5亿千米，温度保持在300K（约27℃）左右。但如果没有大气层，这个温度将会低近50K。再往远处走，太阳的供热能力就越来越弱了。比如冥王星只有44K，这个温度足以使液氮冻结。但这还离最冷有一段距离，为了隔绝恒星的热能，我们需要去一个更为孤立的地方，比如星际空间。
在星系中独自漫游的冷分子云温度仅比绝对零度高出10 K到20 K。由于恒星、超新星、宇宙射线、恒星风等都会为星系提供能量，因此在银河系内很难比冷分子云更冷。只有在星际空间中，距离最近恒星也有数百万光年的情况下，宇宙微波背景辐射才能成为唯一的热源。
如果微波可视，夜空看起来会像代表2.7 K的绿色椭圆形，中心的“噪音”是由我们较热的星系平面造成的。这种带有黑体光谱的均匀辐射就是宇宙微波背景辐射，是宇宙大爆炸余辉的证据。（图片来源：NASA / WMAP SCIENCE TEAM）
当温度低于3K时，几乎无法检测到的光子将成为四周唯一的热源。由于宇宙各处都会不断受到红外、微波和射电光子的轰击，你可能以为宇宙微波背景辐射的2.725 K就是自然界中的最冷温度了。想要更冷，就得等宇宙进一步膨胀，拉伸光子波长。
假以时日，这当然会发生。138亿年后，等宇宙年龄达到现在的两倍，其温度会降到仅比绝对零度高1K。但现在，就有一个地方比星际空间最深处还冷。
旋镖星云是一个年轻的成型中行星状星云，也是目前所知宇宙中最冷的地方。（图片来源：ESA/NASA）
这个地方就在银河系中，距离我们仅5000光年。1980年，它于澳大利亚被观测到。因其不对称的两叶状外观与澳大利亚土著使用的武器回旋镖相似，该星云被命名为“旋镖星云”（Boomerang Nebula）。进一步的研究表明它是一个
前行星状星云
，相当于类太阳恒星死亡过程的中间阶段。
所有类太阳恒星都会演变成红巨星，并以行星状星云、白矮星结合体的形式结束生命——外层被吹走，核心坍缩成热的简并态。但是在红巨星和行星状星云之间，还有一个被称作“前行星状星云”的过渡阶段。
在微信搜索漫步宇宙【qqtaikong】并
关注
，然后
1、回复“
英仙座
”可以看到2018年8月英仙座流星雨合集，近百颗流星与你一期一会。
2、回复“
日偏食
”可以看到2018年8月日偏食全程实录
3、回复“
火星大冲
”可以看到15年一遇的2018年火星大冲实录【2018年7月】
4、回复“
月全食
”可以看到本世纪最长血月月食实录【2018年7月】
5、回复“
蓝月亮
”可以看到2018年1月的“超级蓝月月全食”
你可能还想看
暗能量强度不断提升的后果是什么？最终将“撕裂”星系
地球翻转之日：磁南极变成磁北极对人类有什么影响？
前行星状星云IRAS 2006+84051比旋镖星云更热，但也处于红巨星到行星状星云/白矮星的过渡阶段。（图片来源：ESA/HUBBLE & NASA）
前行星状星云阶段出现在恒星内部温度升高之前，在恒星外层开始被吹走之后。被吹走的气体通常在恒星的两极发生喷射，喷射物从恒星系统被抛射至星际介质中。这个阶段只持续短暂的几千年。目前仅发现了十几颗处在这个阶段的恒星，旋镖星云就是其中一例。
它的气体排出速度为每秒164千米，大约是正常速度的10倍。
