Var är den kallaste platsen i universum? Just nu anser astronomer att 'Boomerangnebulosan' har utmärkelsen. Belägen cirka 5 000 ljusår bort i stjärnbilden Centaurus, bär denna förplanetära nebulosa en temperatur på cirka en Kelvin – eller en rask, minus 458 grader Fahrenheit. Det gör det ännu kallare än den naturliga bakgrundstemperaturen i rymden! Vad gör det kyligare än det svårfångade efterskenet från Big Bang? Astronomer använder krafterna hos Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) teleskop för att berätta mer om dess kyliga egenskaper och ovanliga form.
'Boomerangen' är annorlunda hela vägen runt. Det är ännu inte en planetarisk nebulosa. Den bränsledrivna ljuskällan – den centrala stjärnan – är helt enkelt inte tillräckligt varm ännu för att avge de enorma mängderna ultraviolett strålning som lyser upp strukturen. Just nu är den upplyst av stjärnljus som lyser av dess omgivande dammkorn. När den först observerades i optiskt ljus av våra terrestra teleskop verkade nebulosan förskjutas åt sidan och det var så den fick sitt fantasifulla namn. Efterföljande observationer med rymdteleskopet Hubble avslöjade en timglasstruktur. Ange nu ALMA. Med dessa nya observationer kan vi se att Hubble-bilderna bara visar en del av vad som händer och de dubbla loberna som ses i äldre data var förmodligen bara ett 'ljustrick' som presenteras av optiska våglängder.
'Det här ultrakalla föremålet är extremt spännande och vi lär oss mycket mer om dess sanna natur med ALMA,' säger Raghvendra Sahai, forskare och huvudforskare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien, och huvudförfattare till en artikel som publicerats i Astrophysical Journal. 'Det som verkade som en dubbellob, eller 'boomerang'-form, från jordbaserade optiska teleskop, är faktiskt en mycket bredare struktur som expanderar snabbt ut i rymden.'
Så vad händer där ute som gör Boomerang till en så cool kund? Det är utflödet, baby. Den centrala stjärnan expanderar i en frenesi fart och den sänker sin egen temperatur i processen. Ett utmärkt exempel på detta är en luftkonditionering. Den använder expanderande gas för att skapa en kallare kärna och när vinden blåser över den – eller i det här fallet det expanderande skalet – kyls miljön runt den. Astronomer kunde avgöra hur kall gasen i nebulosan är genom att notera hur den absorberade konstanten för den kosmiska mikrovågsbakgrundsstrålningen: perfekta 2,8 grader Kelvin (minus 455 grader Fahrenheit).
Kredit: NASA / ESA
'När astronomer tittade på det här objektet 2003 med Hubble såg de en mycket klassisk timglasform', kommenterade Sahai. 'Många planetariska nebulosor har samma dubbellobsutseende, vilket är resultatet av strömmar av höghastighetsgas som kastas ut från stjärnan. Strålarna gräver sedan ut hål i ett omgivande gasmoln som kastades ut av stjärnan ännu tidigare under sin livstid som en röd jätte.'Emellertid såg de enskålsmillimetervåglängdsteleskop inte saker på samma sätt som Hubble. Istället för en smal midja hittade de en fylligare figur - ett 'nästan sfäriskt utflöde av material'. Enligt pressmeddelandet tillät ALMA:s oöverträffade upplösning forskare att avgöra varför det fanns en sådan skillnad i övergripande utseende. Den dubbla lobstrukturen var uppenbar när de fokuserade på fördelningen av kolmonoxidmolekyler sett vid millimetervåglängder, men bara mot insidan av nebulosan. Utsidan var dock en annan historia. ALMA avslöjade ett utsträckt, kallt gasmoln som var relativt rundat. Dessutom hittade forskarna också en tjock korridor av millimeterstora dammkorn som omsluter förfädersstjärnan – anledningen till att det yttre molnet såg ut som en fluga i synligt ljus! Dessa dammkorn skyddade en del av stjärnans ljus och tillät bara en glimt av optiska våglängder från motsatta ändar av molnet.
'Detta är viktigt för förståelsen av hur stjärnor dör och blir planetariska nebulosor,' sa Sahai. 'Genom att använda ALMA kunde vi bokstavligen och bildligt talat kasta nytt ljus över en solliknande stjärnas dödsfall.'
Det finns ännu mer i dessa nya rön. Även om nebulosans omkrets börjar värmas upp är det fortfarande bara lite kallare än den kosmiska mikrovågsbakgrunden. Vad kan vara ansvarigt? Fråga bara Einstein. Han kallade det den 'fotoelektriska effekten'.
Ursprunglig berättelsekälla: NRAO News Release .
