Nonostante quello che gli hipster possono dire, il quartiere Williamsburg di Brooklyn non è in realtà il posto più freddo dell’universo. Piuttosto, questo onore potrebbe andare a uno dei due posti: una nebulosa nello spazio o un laboratorio del MIT.
In entrambi i casi, è meglio prendere la giacca, perché questi posti sono davvero, davvero, follemente freddi.
La nebulosa Boomerang, che è un mashup interstellare di polvere e gas ionizzati, precipita a una temperatura strabiliante di meno 458 gradi Fahrenheit (meno 272 gradi Celsius), o appena un grado Celsius sopra lo zero assoluto, come misurato dagli astronomi utilizzando l’Atacama Large Millimeter-submillimeter Array (ALMA) in Cile nel 2013.
Situata a 5.000 anni luce di distanza, questa giovane nebulosa planetaria ha un creatore morboso: una stella morente al suo centro. Con il tempo, le stelle che si trovano all’estremità meno pesante della scala di massa – circa otto volte la massa del sole o meno – diventano le cosiddette giganti rosse.
Ecco come va la vita di questo tipo di stella: Mentre la stella brucia la sua scorta di idrogeno nel suo nucleo, fondendolo in elio, la sua luminosità aumenta. Questo perché la stella non può generare abbastanza calore per sostenere il proprio peso, quindi l’idrogeno rimanente inizia ad essere compresso in strati all’esterno del nucleo. Questa compressione genera più energia, ma il risultato è che la stella diventa più gonfia perché i gas negli strati esterni si espandono. Così, anche se la stella è più luminosa, i suoi gas si raffreddano e la stella appare più rossa. Le giganti rosse sono grandi; quando il sole si trasforma in una di esse, la sua superficie si estende fino all’orbita attuale della Terra.
Alla fine, la gigante brucia completamente il suo idrogeno. Giganti rosse più massicce inizieranno a fondere l’elio in elementi più pesanti, ma anche questo processo ha dei limiti, ed è allora che gli strati centrali della stella collassano. A quel punto, la stella si trasforma in una nana bianca, che è fondamentalmente il nucleo bruciato e superdenso della stella. Quando avviene il collasso, gli strati esterni della stella vengono lasciati indietro, perché la gigante rossa è così grande che la sua presa sui suoi strati esterni è tenue. La luce della stella nana bianca illumina il gas, e il risultato per i terrestri è una splendida nebulosa planetaria. (Il nome è un termine improprio, che risale ai primi avvistamenti del XVIII secolo, ma è rimasto.)
Quel gas si espande molto rapidamente, muovendosi verso l’esterno a velocità di circa 363.600 mph (585.000 km/h). Ed è per questo che la nebulosa è così fredda – anche più fredda della radiazione cosmica di fondo rimasta dal Big Bang (che è circa meno 454,7 gradi F, o 2,76 kelvin).
Quando i gas si espandono, diventano più freddi. Questo accade perché l’espansione fa diminuire la pressione, e una diminuzione della pressione rallenta le molecole di gas. (La temperatura è fondamentalmente una misura di quanto velocemente si muovono le molecole. Più veloci sono le molecole, più caldo è il gas.)
Puoi osservare lo stesso fenomeno quando usi una bomboletta d’aria per pulire un computer: La bomboletta d’aria diventa più fredda quando si spruzza, perché la pressione sul gas all’interno diminuisce rapidamente. Parte dell’energia per far espandere il gas viene presa dall’energia termica nella bomboletta. Poiché i gas nella Nebulosa Boomerang sono stati lanciati dalla stella centrale ad una velocità così grande, molta energia termica è stata spazzata via in un batter d’occhio.
Raghvendra Sahai, del Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA, a Pasadena, in California, pensa che la Nebulosa Boomerang sia ancora più fredda di altre nebulose in espansione perché sta buttando fuori la sua massa circa 100 volte più velocemente di quelle stelle morenti, o circa 100 miliardi di volte più velocemente di quanto il sole espelle massa.
Ma che dire dei luoghi freddi sulla Terra?
Gli studenti del MIT saranno felici di sapere che la loro scuola è – finora – la più cool. Nel 2015, un team di fisici ha raffreddato gli atomi alla temperatura più fredda di sempre: 500 nanokelvin, o 0,0000005 kelvin (meno 459,67 F o meno 273,15 C). Questo è molto più freddo della Nebulosa Boomerang, ma solo perché gli scienziati hanno usato il laser per raffreddare singoli atomi di sodio e potassio.
Cambridge non sarà il più freddo per sempre, però. Molti team di scienziati hanno continuato a lavorare per rendere i gas ancora più freddi. JPL ha il Cold Atom Laboratory, che è stato lanciato sulla Stazione Spaziale Internazionale nel 2018 e ha già prodotto l’oggetto più freddo conosciuto nello spazio, e potrebbe presto produrre l’oggetto più freddo conosciuto nell’universo.
Nota del redattore: Questa storia è stata aggiornata alle 11:02, 1 agosto 2018, per includere gli ultimi risultati del Cold Atom Laboratory.
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