宇宙中最冷的天体（宇宙中最冷的地方在哪里）

哈勃望远镜拍摄的旋转飞镖星云的彩色照片。这颗恒星发出的气体迅速膨胀，导致其在绝热状态下冷却，其内部某些区域的温度甚至低于宇宙大爆炸的余辉。(图片来源:NASA/哈勃/STSCI)

起源:世界性的科学

由伊桑·西格尔撰写，从一个爆炸小组开始

不考虑实验室的人工低温环境，世界上最冷的地方在哪里？自然条件下的最低温度是多少？

在我们的幻想中，最冷的地方应该是空的& mdash& mdash没有运动粒子，没有额定辐射，只要无处不在的世界微波风景辐射。然而，事实并非如此。世界上已知的最低温度出现在银河系的一个特殊星云中，距离我们只有5000光年。

尽力想象一个极其寒冷的地方，组成物质的粒子在那里运动& ldquo极端& rdquo慢点，慢到接近就停下来。内部没有余热供粒子吸收，外部也没有热源为其提供能量。

理论上，这种粒子需要尽可能远离任何运动的粒子和辐射，除此之外还要尽可能远离恒星、星系和缩短的气体云，屏蔽所有外部光子。在星系之间的理想阴影中，所有的恒星都不能发光，只要大爆炸的余辉& mdash& mdash世界上2.725 K微波景的辐射给粒子提供热能。但这不足以描述世界上最冷的地方，我们自己星系的飞镖星云比那里更冷。

阻挡热源

在世界上无论走到哪里，都会遇到热源，离热源越远越冷。地球距离太阳1.5亿公里，温度保持在300K左右(约27℃)。但如果没有大气，温度会低近50K。再往远处，太阳的加热能力越来越弱。比如冥王星只需要44K，足够冷冻液氮。但这离最冷还有一段距离。为了阻挡恒星的热能，我们需要去更隔绝的地方，比如星际空间。

星系中独自旅行的冷分子云的温度只比绝对零度高10 K到20 K。因为恒星、超新星、世界射线、星风等。都为星系提供能量，很难比银河系中的冷分子云更冷。星际空间中只要最近的恒星在几百万光年之外，世界微波风景的辐射就可以成为唯一的热源。

如果微波可见，夜空将看起来像一个代表2.7 K的绿色椭圆形，中心& ldquo噪音& rdquo是由我们较热星系的平面形成的。这种具有黑体谱的均匀辐射是世界微波景物辐射，也是世界大爆炸余辉的基础。(图片来源:NASA/WMAP科学团队)

当温度低于3K时，几乎探测不到的光子将成为周围唯一的热源。因为世界会受到红外、微波、射电光子的轰击，你可能会认为世界上微波风景辐射的2.725 K是自然界最冷的温度。想要更冷，就得等世界进一步膨胀，拉长光子波长。

当然，随着时间的推移，会出现这种情况。在138亿年后，当世界的年龄是现在的两倍时，它的温度将下降到仅比确定的零度高1K。但是现在，有一个地方比星际空间的最深处还要冷。

旋转飞镖星云是一个年轻的行星状星云，也是世界上最冷的地方。(图片来源:ESA/NASA)

旋转飞镖星云

这个地方在银河系，离我们只有5000光年。1980年，它在澳大利亚被观察到。这个星云被命名为& ldquo因为它不对称的双叶外观类似于澳大利亚土著使用的回旋镖。旋转飞镖星云& rdquo(回旋镖星云).进一步研究表明，它是行星前星云，相当于类太阳恒星死亡过程的中心阶段。

所有类似太阳的恒星都会演化成红巨星，通过行星状星云和白矮星的结合结束自己的生命& mdash& mdash外层被吹走，中心坍缩成热退化状态。但是在红巨星和行星状星云之间，还有一个叫& ldquo行星前星云& rdquo过渡阶段。

前行星状星云IRAS 2006+84051比飞镖星云更热，但它也处于从红巨星到行星状星云/白矮星的过渡阶段。(图片来源:ESA/哈勃&；NASA)

行星前星云阶段出现在恒星内部温度上升之前，恒星外层开始被吹走之后。吹来的气体通常在恒星的南北极喷发，喷出物从恒星系统中喷射到星际介质中。这个阶段只持续几千年。现阶段只发现了十几颗恒星，旋转的飞镖星云就是其中之一。它的气体排放速度为每秒164公里，约为正常速度的10倍。因此，它的质量损失率高于正常，每年大约损失两个海王星的质量。由此看来，它是已知世界上最寒冷的自然场所，某些地区甚至达到0.5K，只比确定的零度高半摄氏度。

旋转飞镖星云的毫米波长图，这个空间区域昏暗的可见光图像被无线电数据覆盖。(图片来源:NRAO/AUI/NSF/NASA/STSCI/JPL-加州理工)

任何其他行星状和前行星状星云都比飞镖星云热得多，原因很简单。我们可以通过呼吸知道:深呼吸，憋气3秒再呼气，手放在嘴前15 cm。你可以用两种方式离开终点:

1.张大嘴巴呼气，能感觉到暖风慢慢吹在手上。

2.只在嘴唇上留一条缝呼气。这时呼出的空气感觉很冷。

在这两种情况下，你吸入的空气都被加热并保持高温，直到呼出。当你张着嘴呼气时，由于气流缓慢，你的手会感到温暖。但当从小开口呼出时，空气会迅速相互揉搓并向外做功，造成绝热膨胀，加速空气冷却。

诞生旋转飞镖星云的恒星外层满足所有条件:大量热物质从两个小孔中快速喷出，空间没有膨胀和冷却。

奇怪的是，有人在飞镖星云被发现之前就预言了它的存在。天文学家Raghvendra Sahai曾提出，满足上述条件的前行星星云的温度可以低于世界微波集的辐射。萨海后来在1995年参与了自旋镖星云长波的测量。他的团队测得的自旋镖星云的温度是已知世界中自然能达到的最低温度。

旋转飞镖星云及其周围区域的温度图。蓝色区域膨胀最大，所以温度最低。(图片来源:NASA/SPL)

飞镖星云是一种行星前星云，其温度低于大爆炸的余辉，但不是唯一的。世界上可能还有更冷的地方。我们会继续搜寻。也许我们自己的明星& mdash& mdash太阳在其晚年也能打破这一记录。