Кое е най-студеното място във Вселената

Температурата на Вселената е изненадващо разнообразна, като някои места, разположени далеч от звезда, са много по-горещи, отколкото бихме очаквали. Но какво се случва в другия край на скалата? Абсолютната нула (0 K, -273,16 °C или -459,68 °F) е теоретична граница на това колко студено може да стане – но колко е най-ниската температура в действителност? Тоест, колко студено е най-студеното място във Вселената?

Ако искаме да сме съвсем педантични, има много голяма вероятност действителното най-студено място във Вселената да се намира някъде в някоя изследователската лаборатория на някой извънземен вид. Нямаме обаче засега подобна информация…

Що се отнася до местата, които човечеството познава, със сигурност не сме виждали някое дори да се доближава до студеното, което сами сме създали. Лазерно охлаждане се използва за отстраняване на (много) топлина от клъстери с атоми (за да се движат възможно най-малко) като температурата им е достигала 0,000000000038 над абсолютната нула. Вероятно учените ще продължават да поставя още нули между десетичната запетая и цифрите, защото има много важни изследвания, които изискват все по-ниски температури. Но за повечето хора падането на още една трилионна част от градуса не е нещо невероятно вълнуващо. Освен това, отново за повечето хора, облак от едва няколкостотин екзотични атома не се брои за място.

След Големия взрив Вселената е била свръхнагрята, но с разширяването си се е охлаждала, подобно на газ в механизма на хладилника ни. Енергията, останала от първоначалния взрив, осигурява космическото фоново лъчение, което, най-общо казано, поставя граница от 2,7 K (−270 °C) на температурите навсякъде. Със стареенето на Вселената тази температура се понижава още повече, но става много, много бавно.

И така, това ли е отговорът? Навсякъде, където няма друг източник на топлина, температурата е около 2,7 К, което дава титлата за най-студеното място във Вселената на безкраен брой места? До не толкова отдавна мислехме така, но през 1995 г. астрономите откриха нещо неочаквано дълбоко в южното небе.

Мъглявината Бумеранг (наречена така, преди да разполагаме с качествено изображение на призрачната ѝ форма) има температура от едва 1 К (-272.2 °C), което я кара да поглъща енергия от космическия фон около себе си, вместо да излъчва, както обикновено се случва. Тази температура е потвърдена в множество изследвания, но бяха необходими 20 години, за да се разбере защо.

В края на краищата Бумерангът е планетарна мъглявина или е на път да се превърне в такава. Името е малко подвеждащо, защото планетарните мъглявини се образуват, когато червени гигантски звезди, които не са достатъчно масивни, за да се взривят като свръхнова, се превръщат в бели джуджета.

Смята се, че това място е толкова студено, защото се разширява нелепо бързо, но каквото и да движи това разширение, то не доставя много топлина. В статия от 2017 г. се изтъкват доказателства за наличието на още една звезда, освен тази, която е създала изначално мъглявината. Смята се, че гравитационното взаимодействие между тях ускорява разширяването на газовете в мъглявината. Възможно е историята да има някои допълнителни елементи и обстоятелства, но досега изглежда никой не е опровергал основната идея.

Вероятно мъглявината, която се намира на сравнително скромните 5000 светлинни години от Земята, не е единствената, в която се случват подобни събития. В толкова голямата Вселена вероятно има и още подобни мъглявини, задвижвани от същите процеси, които обаче са още по-студени. Но Бумерангът е само на няколко хиляди години и вече започва да се затопля, така че подобни аномалии не траят дълго в космически план.

Има и още един обрат в историята. Ако температурата се определя като случайно движение на частиците, които изграждат нещо, отрицателните температури би трябвало да са невъзможни. И все пак през 1949 г. е предсказано съществуването на температури под абсолютната нула.

Физиците дефинират температурата по повече от един начин, включително че тя е мярка за реда в една система, като повече ред се равнява на по-ниски температури. Според това определение отрицателни температури съществуват, включително в атмосферите на планетите-газови гиганти.

Разбира се, ако приемем тези определения, навсякъде, където има отрицателни температури, те са с градус над абсолютната нула. Въпреки това е съмнително, че много хора биха помислили, че това се брои, така че изглежда, че мъглявината Бумеранг е отговорът на въпроса.