科技日报|入秋后凉意袭来 你知道宇宙中最低温度是多少吗( 二 )


宇宙中已知的最低温地区 , 是距离我们5000光年的半人马座旋镖星云(Boomerang nebula)中心附近 , 那里的温度仅为1开左右 。 这可能是因为其存在一颗伴星 , 使得它外层物质的抛射速度达到了正常值的10倍 , 将温度降至极值 。 当然这一低温只是暂时的 , 它最终将升至和宇宙微波背景辐射等温 。
有很多文章都提到 , 太空中每立方厘米最多只有几个粒子 , 基本上就是真空 , 在这里温度这一概念也就失去了意义 。 那么假如我们把一个理想的温度计放入太空 , 读数会是多少呢?没人做过这个实验 , 所以还没有确切答案 。 不过我们可以根据已知的事实和规律做个推断 。
【科技日报|入秋后凉意袭来 你知道宇宙中最低温度是多少吗】在恒星之间广袤的星际空间里 , 遍布着稀薄的星际气体和尘埃 。 它们的数密度极低 , 像地球体积这么大的范围内 , 所有的星际介质拢在一起还不如一个骰子大 。 所以几乎不会有星际介质微粒和温度计发生碰撞并传递能量 , 温度计永远也测不出这些粒子的温度 。 但是温度计自身也是由大量微观粒子组成的 , 也会辐射电磁波并损失热量 。 它的温度会慢慢降低 , 直到最后和宇宙微波背景辐射达到平衡 , 定格在2.73开 。 宇宙微波背景 , 是宇宙大爆炸早期诞生的高能光子 , 随着宇宙的膨胀和冷却 , 这些光子现在已经被拉长到了微波波段(波长在0.3—75厘米之间) , 成为遍布整个宇宙的“背景辐射” 。 和测量恒星的表面温度类似 , 人们测出了背景辐射的光谱分布曲线 , 求得它的温度为2.73开 。
【科技日报|入秋后凉意袭来 你知道宇宙中最低温度是多少吗】宇宙微波背景辐射无处不在 , 在远离恒星等热源的宇宙空间中 , 它的温度可以视作空间本身的温度 。 空间中的其他粒子 , 例如星系团内的热气体等 , 可以具有极高的运动速度 , 以温度衡量其能量的话 , 可以高达上亿开 。 可见同一片空间中 , 极低温与极高温是同时共存的 , 可谓名副其实的“冰火两重天” 。 当然我们需要从微观粒子能量的角度来看待这里所谓的温度 , 也不会像触摸宏观物体一样感受到它们的冷和热 。 如果把一个小铁块放到这样的空间中 , 它并不会被融化乃至气化 。 实际上基本没有粒子会撞上铁块 , 它只会缓慢地通过热辐射降温至2.73开 , 那些稀薄的高温气体对它毫无影响 。 (作者系北京天文馆研究员)