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众人所共知,南极大陆是人类已知的离地球最近的“冷库”,而冥王星表面,作为全太阳系行星中最冷的地方,也经常被拿来做冷的标准。
但我们所说的“温度”都是相对概念,而极端积极确实存在的,那宇宙中最极端的温度又有多低呢?
一、最寒冷的地方。
宇宙中最寒冷的地方,就藏身在一颗恒星附近——布莫让星云。
布莫让星云是距离地球约5000光年的原行星云,是由一颗大质量恒星爆发后向外喷发的物质形成的,于1980年被发现。
布莫让星云有一个古怪的形状,所以也被人们称为“领结星云”,也被称为“回力棒星云”。
回力棒星云的名字源于一种特殊的领结模样,同样缠绕构造的领结,而回力棒又往往是被拿来进行练习的道具,所以人们常常用回力棒来形容绕在手腕上的物体。
领结星云形状独特因为阻碍了流出恒星的紫外线预想,所以只在一部分区域形成了气体云层,另一部分则没有形成,现在,这两块区域被布莫让星云来回的风撞击之后形成了其特殊的形状。
布莫让星云中大约有0.3个太阳质量的气体,其中包括2%的尘埃,而它的直径大约为1.4光年,是典型的爆发遗迹。
我们都知道,气体的温度是分子热运动的程度。
绝对零度为0K或-273.15℃,是分子或原子所具有的最低热量状态。
而领结星云的温度仅为1K或-272.15℃,它的温度有多低呢?
领结星云的温度比南极最低气温还要低178℃,比冥王星表面温度还低43℃。
地球上绝大多数地区的温度都能达到绝对零度上方,当然也存在能达到绝对零度的天然条件,比如,在太阳上进行为期一分钟的日光浴,温度就能迅速升高。
但是这些都远远偏离绝对零度,以至于根本无法对绝对零度有真正的直观认识,而领结星云的温度几乎能达到绝对零度,凭借温度的低,可以说绝对是宇宙“最冷的地方”中的“最冷”。
二、分子绝对零度。
人们所说的温度,是分子运动的一种体现,当温度越高,分子的运动也越激烈。
但当温度为0K时,分子将完全不会运动,处于“不可能”和“绝对”,对于分子而言,生活就好像是从来没有开始过一样。
为了达到绝对零度是非常困难的,但在实验室环境中,人们可以用很多特殊的方法来降低温度,在0.1K这一温度附近,物质(原子)也触碰到过绝对零度。
在这种情况下,物体会表现出一些非常奇异的特性,比如和超流体和超固体等现象。
超流体是一种不受外力干扰,会向上流动的液体,超流体可以为是将液体的粒子排列得很整齐,几乎没有空隙,分子会在这种状态下的非常接近静止,所以它们不受其他粒子的干扰,可以自由流动。
而超固体是一种不受外力干扰,会推开周围物体的固体,超固体可以使固体粒子间的空隙达到最小。
百多年前,绝对零度还是一个只存在于人们想象中的概念。
因为人们没能找到一个方法来使物质减速到这种水平,但又想验证这个概念是否可行,所以他们通过计算出温度为0的时候,颗粒的速度为多少,然后将它们减速到那个速度。
最终人们还是发现绝对零度的理论,和现实有着一定的偏差,但它绝对不是不切实际的。
科学家们通过实验,观察到了物质在接近绝对零度时的特殊现象,比如在0.1K的温度附近,物质的电阻率会迅速减小,而在0.0025K的温度附近,很多氦都变成了超流体。
从这些现象看,人们越来越相信,物质在接近绝对零度时,的确会有一些特殊的现象。
三、气体绝热膨胀降温。
而领结星云的温度是如此之低,是因为领结星云中高速注入物质导致的。
在太阳活动极大期间,位于地球的太阳磁场会呈现一些变化,使得极光这种美丽的自然景观也会变得更加活跃,但这同时也是一个“险境”,因为太阳,有时也会向外喷射大质量的带电粒子,这些粒子带着极高的速度,向着太空和地球飞去。
它们的温度非常高,而且它们的速度非常快,所以这些粒子会对人造卫星,像卫星上的电子仪器、电线等等造成很大的损害。
而布莫让星云中发生的,和极光中发生的,其实是类似的事情,有一颗距离地球约5000光年的大质量恒星,模型预测得知,这颗大质量恒星,差不多要死了。
巨大的恒星比小的恒星活的时间要短得多,而这颗大质量恒星,活了差不多1000万年,现在,它已经是一个非常膨胀的红巨星。
但是红巨星,也终究逃不过死亡的命运,而它的死亡,将是一场相当激烈的爆炸,也就是超新星爆发。
我们知道,超新星爆发,不仅是恒星的一个新开始,也是恒星最绚烂的瞬间,这个过程中,恒星会将它的外层物质抛射到宇宙空间中,形成一个巨大的气体云,而这个气体云,就是布莫让星云,它的名字,也来自于这颗即将死去的大质量恒星。
早在1836年,英国天文学家约翰·赫歇尔·布莫让就是发现了一颗巨大的恒星,它的光度极高,所以在当时,它被认为是非常亮的一颗星,但实际上它是非常暗的,只是因为离我们非常近,所以它的光度看起来非常高。
布莫让星,被认为是一个红巨星,虽然它离我们非常近,但是却不能直接从表面观测出它的活动,因为它的物质层非常的厚,所以只能从太阳系的外围观测到。
虽然离我们很远,但是布莫让星还是一个非常大质量的恒星,它的质量,是太阳质量的超过10倍,对于这样的质量巨大的恒星,它的寿命很短,不到一千万年,已经走到了生命最后的时刻。
但是,由于它已经非常远离我们,我们很难看到它,所以直到1980年,科学家才发现布莫让星实际上是爆炸的前兆,也就是一个新的恒星正在形成,而布莫让星云这个巨大的云,就是新的恒星形成的物质云。
这一发现,证明了我们太阳的演化,是和布莫让星的演化过程非常相似的,所以,布莫让星,也是人们能很好理解的恒星。
而因为它是大质量的恒星,所以它的爆炸,将是一个非常热烈的超新星爆发,而且在这个过程中,会有一部分辐射物质撞向它外层的气体云,当粒子减速后,会向布莫让星云注入高速运动气体,这些高速运动的气体,就会像汽车一样,高速行驶的过程,会发热。
但如果汽车是一个密闭的空间,那么这个空间内的温度,就不会发生变化。
而恒星爆炸,向外喷发的气体,很快就会和布莫让星云中的气体发生碰撞,在这种碰撞中,不仅气体的速度会发生变化,高速运动的气体甚至可以经过高速运动的过程后,一个个的减速下来。
所以,最终,高速运动的过程,向外喷发的气体就像是高速运动的汽车,隔壁减速后慢慢行驶,不会燃烧起来,反而会渐渐降低温度。
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快照生成时间:2024-06-26 18:45:09
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