¿Qué tan frío es el espacio? La física detrás de la temperatura del universo
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Aunque las películas de ciencia ficción nos harían creer que el espacio es increíblemente frío, incluso helado, el espacio en sí mismo no es exactamente frío. De hecho, en realidad no tiene temperatura en absoluto.
La temperatura es una medida de la velocidad a la que se mueven las partículas, y el calor es la cantidad de energía que tienen las partículas de un objeto. Entonces, en un espacio de región verdaderamente vacío, no habría partículas ni radiación, lo que significa que tampoco hay temperatura.
Por supuesto, el espacio está lleno de partículas y radiación para producir calor y temperatura. Entonces, ¿qué tan frío es el espacio? ¿Hay alguna región que esté verdaderamente vacía y hay algún lugar donde la temperatura baje al cero absoluto?
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Cómo las estrellas están calentando el espacio
Las regiones más calientes del espacio están inmediatamente alrededor estrellasque contiene todas las condiciones para poner en marcha la fusión nuclear.
Las cosas realmente se calientan cuando la radiación de una estrella alcanza un punto en el espacio con muchas partículas. Esto da la radiación de estrellas como la sol algo sobre lo que realmente actuar.
Es por eso tierra es mucho más cálido que la región entre nuestro planeta y su estrella. El calor proviene de partículas en nuestra atmósfera que vibran con la energía photo voltaic y luego chocan entre sí distribuyendo esta energía.
Sin embargo, la proximidad a nuestra estrella y la posesión de partículas no son garantía de calidez. mercurio —más cercano al sol— hace un calor abrasador durante el día y un frío glacial por la noche. Sus temperaturas descienden a un mínimo de 95 Kelvins (-288 ⁰Fahrenheit/-178 ⁰Celsius).
Las temperaturas bajan a -371 ⁰F (-224 ⁰C) en Uranohaciéndolo aún más frío que en el planeta más alejado del sol, Neptunoque tiene una temperatura superficial aún increíblemente fría de -353 ⁰F (-214 ⁰C).
Este es el resultado de una colisión con un objeto del tamaño de la Tierra al principio de su existencia, lo que provocó que Urano orbitara el sol con una inclinación extrema, lo que le impedía aferrarse a su calor inside.
Lejos de las estrellas, las partículas están tan dispersas que la transferencia de calor a través de cualquier cosa que no sea la radiación es imposible, lo que significa que las temperaturas descienden radicalmente. Esta región se llama el medio interestelar.
Las nubes de fuel molecular más frías y densas en el medio interestelar pueden tener temperaturas de 10 K (-505 ⁰F/-263 ⁰C o ), mientras que las nubes menos densas pueden tener temperaturas de hasta 100 K (-279 ⁰F/-173 ⁰C).
¿Qué es la radiación cósmica de fondo?
los universo es tan vasto y lleno de tal multitud de objetos, algunos abrasadoramente calientes, otros inimaginablemente frígidos, que debería ser imposible dar espacio a una sola temperatura.
Sin embargo, hay algo que impregna la totalidad de nuestro universo con una temperatura que es uniforme a 1 parte en 100.000. De hecho, la diferencia es tan insignificante que el cambio entre un punto caliente y un punto frío es de solo 0,000018 K.
Esto se conoce como el fondo cósmico de microondas (CMB) y tiene una temperatura uniforme de 2.7 K (-45⁰F/-270⁰C). Como 0 K es el cero absoluto, esta es una temperatura de solo 2725 grados por encima del cero absoluto.
El CMB es un remanente sobrante de un evento que ocurrió apenas 400.000 años después de la Large Bang llamada la última dispersión. Este fue el punto en que el universo dejó de ser opaco después electrones unido a protones formando átomos de hidrógeno, lo que impidió que los electrones dispersaran la luz sin cesar y permitió que los fotones viajaran libremente.
Como tal, esta reliquia fósil «congelada» en el universo representa el último punto en el que la materia y los fotones se alinearon en términos de temperatura.
Los fotones que componen el CMB no siempre fueron tan fríos, tardando unos 13.800 millones de años en llegar hasta nosotros, la expansión del Universo ha desplazado al rojo estos fotones a niveles de energía más bajos.
Originada cuando el universo period mucho más denso y caliente de lo que es ahora, se estima que la temperatura inicial de la radiación que conforma el CMB fue de alrededor de 3000 K (5000 °F/2726 ⁰C).
A medida que el universo continúa expandiéndose, eso significa que el espacio ahora es más frío que nunca y se está volviendo más frío.
¿Qué pasaría si estuvieras expuesto al espacio?
Si se dejara a un astronauta a la deriva solo en espacio entonces la exposición al casi vacío del espacio no podría congelar a un astronauta como se representa a menudo en la ciencia ficción.
Hay tres formas de transferir el calor, la conducción, que se produce a través del tacto, la convección, que se produce cuando los fluidos transfieren calor, y la radiación, que se produce a través de la radiación.
La conducción y la convección no pueden ocurrir en el espacio vacío debido a la falta de materia y la transferencia de calor ocurre lentamente solo por procesos radiativos. Esto significa que el calor no se transfiere rápidamente en el espacio.
Como la congelación requiere transferencia de calor, un astronauta expuesto, que pierde calor solo a través de procesos radiativos, moriría por descompresión debido a la falta de atmósfera mucho más rápido de lo que moriría congelado.
Recursos adicionales
Para obtener más información sobre las propiedades del espacio, consulte «Astrofísica para gente con prisa (se abre en una pestaña nueva)» por Neil deGrasse Tyson y «Orígenes del Universo: El Fondo Cósmico de Microondas y la Búsqueda de la Gravedad Cuántica (se abre en una pestaña nueva)» de Keith Cooper.
Bibliografía
- Universidad Harvard,»El cuerpo humano en el espacio: distinguir los hechos de la ficción (se abre en una pestaña nueva)«, Julio 2013.
- NASA, «Fluctuaciones en el Fondo Cósmico de Microondas (se abre en una pestaña nueva)«, consultado en julio de 2022.
- NASA, «Fondo de microondas cósmico (se abre en una pestaña nueva)«, julio de 2022.
- NASA, «Eta carinae (se abre en una pestaña nueva)«, septiembre de 2020
- Paul Suter, «No morirás congelado en el espacio (se abre en una pestaña nueva)«, Forbes, abril de 2019.
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