Nejchladnějším pozorovaným místem ve vesmíru je Mlhovina Bumerang. Roku 1980 ji pozorovali Keith Taylor a Mike Scarrott na observatoři Siding Spring v australském městě Coonabarabran. Protože tehdejší teleskopy nebyly tak dokonalé jako dnešní, zdálo se jim, že má tvar bumerangu. Proto jí dali odpovídající jméno. Mlhovina se skládá ze dvou výtrysků plynu směřujících pryč z centrálního objektu.
Obrázek: Mlhovina Bumerang. Zdroj: NASA, Wikimedia Commons, https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/dc/Boomerang_HST_big.jpg
Obrovská vesmírná lednička
Mlhovina Bumerang je od nás vzdálená zhruba 5 000 světelných roků. Na nebi ji najdete v souhvězdí Kentaura. Proslavila se svou anomálií - její teplota je nižší, než teplota okolního vesmíru. Odpovídá 1 K, což je dokonce nižší než teplota vesmírného pozadí (2,725 ± 0,002 K), které je tvořeno tzv. reliktním zářením. Jak je to možné?
Vysvětlení je jednoduché – z objektu, který byl kdysi hvězdou, uniká vysokou rychlostí velké množství plynu. Zároveň se tento plyn rozpíná – a tím se také ochlazuje, stejně jako to pozorujeme u plynu v pozemských podmínkách.
Adiabatická expanze
... je změna stavu plynu, která probíhá tak rychle, že plyn se svým okolím nestihne vyměňovat energii. Vyznačuje se tím, že se při něm mění jak teplota, tak objem a tlak plynu. Při zvyšování objemu plynu se zmenšuje jeho tlak a také teplota.
Vědci donedávna nevěděli, jakým způsobem se plyn v mlhovině Bumerang urychluje. Jedna jediná hvězda totiž nemůže urychlit plyn na potřebnou rychlost. Jevy, které v mlhovině probíhají, se podařilo rozklíčovat až pomocí moderního systému radioteleskopů ALMA. Teleskopy, které pozorují vesmírné záření v submilimetrové oblasti, nám ukázaly stav mlhoviny a dovolily dokonce zmapování celé oblasti. Vysvětlily tak nejen zvláštní tvar mlhoviny, která vypadá jako přesýpací hodiny, ale také jevy, které doprovázely její vznik.
Těsná dvojhvězda
Mlhovina Bumerang vznikla ze dvou hvězd, které se navzájem obíhaly v těsné blízkosti. Jedna z nich byla daleko větší než druhá a proto prožila svůj hvězdný život daleko rychleji než její hvězdné dvojče.
Na konci své kariéry se těžší hvězdy mění. Díky změnám, které probíhají v jejich nitru, postupně narůstá jejich velikost. Stejně tomu bylo i v případě budoucí mlhoviny Bumerang. Těžší hvězdné dvojče se časem zvětšilo natolik, že svého menšího průvodce postupně pohltilo. Menší hvězda ještě nějakou dobu pokračovala v oběhu kolem společného těžiště pod povrchem své velké hvězdné sestry. Následovala kolize center obou hvězd, která dodala energii k vymrštění velkého množství plynu. Jeho rozpínáním do okolí bývalé dvojhvězdy pak vznikla později velice chladná mlhovina Bumerang.
Jak vypadá její budoucnost?
Štíhlý pas dnešní chladné mlhoviny obklopují zrnka prachu, která se pohybují pomaleji než plyn, který opouští hvězdu v centru. Plyn bude bývalá dvojhvězda uvolňovat i nadále. Postupně bude ale jeho množství klesat. Až plyn hvězdě dojde, zkolabuje hvězda v centru mlhoviny Bumerang tak, jako ostatní podobně hmotné hvězdy. Časem se plyn v mlhovině ohřeje od ostatního vesmíru a ztratí tak svou jedinečnost.
Obrázek: Složený snímek mlhoviny Bumerang. Modrou část fotografoval vesmírný teleskop Hubble (rozpínající se plyn), růžovou část zachytil teleskop ALMA (chladný prach). Zdroj: Bill Saxton; NRAO/AUI/NSF; NASA/Hubble; Raghvendra Sahai, http://www.almaobservatory.org/en/visuals/images/main.php?g2_itemId=5668
Zdroje: https://arxiv.org/abs/1308.4360, https://arxiv.org/pdf/1703.06929v1.pdf