溫度比微波背景輻射還低,布莫讓星雲經歷了什麼?

2020-12-05 物理科普

人對哪些物理參數的體驗最為敏感?我們會想起重力、慣性力、溫度等,比較一下,手上提兩斤重的水果與提兩斤一兩的水果,對大多數人來說是無法分辨的;坐在舒適的轎車中閉著眼睛,你絕對分辨不出司機有沒有輕微地轉向;但是,正常人的腋下體溫哪怕僅僅從36.8℃提高1℃達到37.8℃,人都會明顯感覺到不舒服。

溫度,毫無疑問是人類自身與自然界聯繫最緊密的一個參數。那宇宙中到底有沒有溫度的上限?宇宙中存在能夠達到絕對零度的物體嗎?第一個問題與宇宙的暴脹有關係,溫度的上限大約為10^32K。第二個問題呢,根據溫度的定義——組成物質的粒子的平均動能——可以知道,不可能有任何物質可以達到絕對零度那種動能嚴格為0的狀態。

但宇宙中卻有一處天體,它的溫度再降低1℃就可以達到絕對零度了,這就是半人馬座方向上的布莫讓星雲PGC3074547——一個被封殺在冰天雪地中的世界,經過天文觀測,它的溫度僅僅只有-272.15℃,這個溫度甚至比宇宙微波背景輻射的溫度還要低2℃。

布莫讓星雲距離地球約5000光年遠,今天通過ESO次微米波望遠鏡對布莫讓星雲的觀測,實際上得知的只是5000年前它的狀態。布莫讓星雲的名字源於它特殊的外形,像是一個狹長又彎曲的飛行器。根據最新觀測,這個「飛行器」似乎被一團更大的球形氣體物質所包圍,這讓它蝴蝶結式的外形更增添了一層朦朧的神秘感。

那麼在遙遠的過去,布莫讓星雲到底經歷了什麼,使得它被封殺在一片冰天雪地之中,失去了一切生機?

據天文學家推測,布莫讓星雲作為恆星末期殘留氣體及星際塵埃組成的星雲類天體,最初是從一顆瀕臨死亡的恆星中以至少150千米/秒的速度噴發出來的,這一大團氣體物質因為快速的膨脹而使得分子的動能不斷降低,再加上沒有其它的能量注入,最終內部溫度不斷下降,達到了接近絕對零度的狀態,形成了一個死寂冰冷的世界。

至於今天布莫讓星雲的溫度,應該產生了較大的變化,有證據顯示,它的邊緣地帶由於與外部環境之間的能量交換,正在逐漸變暖。也許,這樣一個被上帝雪藏已久的至冷天體,在未來會伴隨著升溫而展現出更多的奧秘。我們人類雖然體驗不到它的極致低溫,但它的溫度變化會給現有的星雲演化模型帶來一些重要數據,也許,未來太陽在生命的末期,經歷坍縮、爆發之時,也會給宇宙注入一針冷凍劑吧!

相關焦點

  • 宇宙很冷:趣談宇宙微波背景輻射!大爆炸後的餘溫約3K(-270攝氏度)
    ,溫度降到3K,輻射集中於微波波段,這就是微波背景輻射。這種輻射就是「宇宙背景輻射」,就像大爆炸的遺產,所以又被稱為或者「遺留輻射」。宇宙的膨脹會使這些光子越來越暗,波長越來越長,能量越來越低,根據理論,當今的宇宙背景輻射應當相當於3K的黑體輻射,又叫「微波背景輻射」。工程師的事情很快被天文學家知道了,就這樣,人類看到了創世紀的第一縷曙光。
  • 什麼是微波背景輻射?從中可以讀出哪些宇宙信息?
    ——史蒂芬·霍金大爆炸模型最有力的預測就是:我們寒冷、充滿恆星和星系並且正在膨脹的宇宙來自高溫、緻密、均勻的狀態,那麼宇宙早期殘餘的輻射應該大量存在,即使在今天也應該可以檢測到。因此微波輻射是宇宙標準模型的預測結果!什麼是微波輻射?
  • 宇宙中最冷的地方——回力棒星雲
    回力棒星雲又名布莫讓星雲,是位於半人馬座方位的行星狀星雲,距地球5000光年。發現於1979年,外形酷似蝴蝶領結。 該星雲溫度可達零下272℃,比絕對零度(零下273.15℃)僅高1.15℃,是已知的一個溫度低於背景輻射的天體,也是已知的宇宙中最冷的地方。
  • 微波背景輻射和宇宙的命運
    那裡星系和恆星的密度相當低,甚至根本就沒有。如果觀察宇宙的「嬰兒照」——宇宙微波背景,就會發現年輕宇宙各處的密度在所有尺度上都是相同的。在這裡,「相同」是指宇宙在所有方向上的溫度都是3個開爾文。更精確地說,這個數字是2.725。這說明,宇宙曾經是相當統一的。1990年代,人們發現宇宙某些區域的密度要稍高於平均值,而某些區域又稍低:這種差異大約是80-90微開爾文。
  • 當一個人說宇宙微波背景的溫度是3K,那這是什麼意思?
    請注意引力透鏡效應,從而產生兩個放大,以星雲最高處扭曲的視野。銀河系星盤出現在頂部,扭曲成一個弧形。大爆炸的極高溫度釋放出強烈的、非常短的波長輻射,但是隨後宇宙的冷卻已經將這些波長轉移到了微波區域。(這也可以解釋為隨著宇宙的膨脹產生的波長的伸展。)
  • S03E13上帝之光:宇宙微波背景輻射
    其實,宇宙微波背景輻射雖然聽起來不知道高到哪裡去了,但事實上,我們在日常生活中都可以見到宇宙微波背景輻射。比如我小時候是沒有有線電視的,只能在電視上放一個天線,能搜到幾個頻道完全憑緣分,所以小時候這電視都看串了,我還沉浸在白娘子與許仙的斷橋相會上,突然就變成了人間大炮一級準備了。很多時候,破天線是一個臺也搜不到,於是我們就只能看到大片的雪花和嘶嘶聲。
  • 透露宇宙秘密的微波背景輻射
    夜幕降臨,當你抬頭看到繁星點點時,是否遐想到宇宙可能存在一個類似地球的星球,甚至還居住著一群人?科學家通過捕捉微波背景輻射告訴你宇宙的秘密。1964年,美國貝爾實驗室的工程師阿諾·彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜架設了一臺喇叭形狀的天線,用以接收「回聲」衛星的信號。
  • 微波背景輻射、黑體和各向異性
    微波背景輻射被認為是大爆炸的「餘燼」,均勻地分布於整個宇宙空間。  大爆炸之後的宇宙溫度高得驚人,大爆炸之後30多萬年,宇宙溫度降到足夠低,使得電子和光子等可以結合而形成原子等物質。宇宙也由此走出晦暗的迷霧狀態而變得透明,使光可以穿透。宇宙微波背景輻射正是在此期間產生的。
  • 微波背景輻射是如何實現「精密宇宙觀測的」
    人類首次發現宇宙微波背景輻射是在1964年。美國貝爾電話實驗室的兩位科學家阿羅·彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜為此獲得1978年諾貝爾物理學獎。他們起初曾將這種輻射誤為是自己的接收機上不相關的噪聲(實際上,宇宙微波背景是每當我們的電視機正常傳輸中斷時接收到的那種「雪花」噪聲的一部分)。
  • 宇宙大爆炸的回音——宇宙微波背景輻射
    在近代天文學上,宇宙微波背景輻射的發現可謂是具有重要的意義,它給了宇宙大爆炸的一個強有力的證據,並且和類星體,脈衝星以及星際有機分子一同稱為20世紀60年代天文學的「四大發現」。宇宙微波背景輻射宇宙微波背景輻射所具有的最大特徵是具有黑體輻射譜,在0.3-75釐米波段,可以在地面上直接測到。那麼什麼是黑體?在任何條件下,對任何波長的外來輻射完全吸收而無任何反射的物體,即吸收比為1的物體稱為黑體。
  • 科學網—宇宙微波背景輻射中發現圓環結構
    科學家「看見了」大爆炸之前的宇宙
  • 宇宙微波背景輻射,憑什麼讓科學家拿了兩次諾貝爾獎?
    宇宙微波背景輻射的預測20世紀40年代,俄裔美國物理學家喬治·伽莫夫和他的同事們,根據宇宙大爆炸理論預測了「宇宙背景輻射」的存在。伽莫夫認為,宇宙大爆炸開始時,溫度處於極高的狀態,隨著宇宙的不斷膨脹,溫度也隨之不斷的下降。
  • 宇宙中最高的溫度是多少?最低溫度是多少度?
    我們需要先了解溫度的定義。溫度(temperature)是表示物體冷熱程度的物理量,微觀上來講是物體分子熱運動的劇烈程度。換言之,物體分子運動的越劇烈,溫度就越高;越平靜,溫度就越低。宇宙中不會再有比它更低的溫度了,但也永遠達不到「絕對零度」,只能無限接近。2018年5月,NASA的物理學家團隊利用Space X獵鷹號火箭將他們的冷原子實驗室(CAL)送上了國際空間站。
  • 宇宙微波背景輻射是怎麼來的
    宇宙微波背景輻射是怎麼來的比如,2.6K的宇宙微波背景輻射是怎樣來的?我們知道這是宇宙大爆炸的殘餘輻射,在宇宙大爆炸的某個階段,也就是可以產生光子的階段,那時的光子自然應該是最為強大的伽馬射線。伽馬射線在引力作用下,會逐漸紅移或藍移。
  • 宇宙微波背景輻射的發現在近代天文學具有非常重要的意義
    伽莫夫、阿爾福和赫爾曼在1948年預言了「宇宙微波背景輻射場」的存在,他們提到早期的宇宙溫度極高,整個宇宙都在發光,在宇宙經歷膨脹並冷卻的今天,遠古宇宙發出光的遺蹟依然充滿了整個宇宙空間,他們還估算出如果宇宙最初的溫度為10億度,那麼當前的宇宙就會殘留5~10開爾文,均勻分布於宇宙的「黑體輻射」,他們的估算已經非常準確了,現在的測量結果是「宇宙微波背景輻射」的溫度是2.725開爾文,但在上個世紀
  • 宇宙微波背景輻射:創世的第一縷曙光
    這種輻射就是「宇宙背景輻射」,就像大爆炸的遺產,所以又被稱為或者「遺留輻射」。宇宙的膨脹會使這些光子越來越暗,波長越來越長,能量越來越低,根據理論,當今的宇宙背景輻射應當相當於3K的黑體輻射,又叫「微波背景輻射」。工程師的事情很快被天文學家知道了,就這樣,人類看到了創世紀的第一縷曙光。
  • 當我們說宇宙背景輻射的溫度是3K時,意味著什麼?
    圖解:普朗克定律描述的黑體輻射在不同溫度下的頻譜宇宙大爆炸產生的極端高溫釋放了強烈的、波長非常短的輻射,之後隨著宇宙的冷卻,這些極端的輻射變成了微波(這也可以解釋為,隨著宇宙的膨脹,輻射的波長不斷伸長)。
  • 科學家「看見了」大爆炸之前的宇宙微波背景輻射時發現圓環結構
    但據美國物理學家組織網11月23日報導,英國牛津大學物理學家羅傑·彭羅斯和亞美尼亞葉里溫物理研究院的瓦赫·古薩德揚在宇宙微波背景輻射中發現了一種圓環結構,讓人們能「透視」到大爆炸發生之前的宇宙。宇宙微波背景輻射被認為是大爆炸的「餘燼」,是宇宙年齡約30萬歲時遺留下來的,均勻地分布於整個宇宙空間。
  • 宇宙中最低溫度到底有多低?其實人類早已經成功製造出來了!
    那我們今天來了解一下,宇宙的最低溫度。在整個宇宙當中,溫度無處不存在。太陽表面溫度是6000℃,而處於太陽系裡離太陽較遠的冥王星的表面溫度卻只有-240℃。傳說中的牛郎星與織女星,在夜裡的星空中,它們只是閃爍的小亮點,而怎能讓人一下子想到牛郎星的表面最高溫度竟達8000℃,織女星的表面最高溫度竟達10000℃,真可謂是「熱戀之星」。那麼宇宙中最低溫度是多少呢?是的,你沒有猜錯,就是絕對零度。
  • 宇宙微波背景輻射 :人類所能看到的最早的宇宙圖像之一
    因此宇宙微波背景輻射堪稱宇宙大爆炸的「餘暉」。實際上,我們都見過宇宙微波背景輻射!在衛星電視年代,電視機屏幕上在沒有節目或者信號很差的時候,出現的雪花噪聲就有微波背景輻射的成分!它是真正的無處不在。最左邊就是微波背景輻射。來自WMAP衛星官網。 1948年,美國物理學家學家阿爾弗首先預言了宇宙微波背景輻射的存在。而1965年,天文學家彭齊亞斯和威爾遜才意外地發現了宇宙微波背景輻射。彭齊亞斯和威爾遜因此分享了1978年諾貝爾物理學獎。 宇宙微波背景輻射溫度很低,只有2.725K,也就是說其主要集中在微波部分。