Quanto è caldo l’universo?

Ricco di galassie, stelle, pianeti, polvere e gas, il cosmo è pieno di caratteristiche uniche, date da masse e strutture estreme. Mentre gli scienziati lottano per comprendere l'universo in cui esistiamo, alcune delle domande fondamentali sulla natura dell'universo rimangono oscure. Quanto è grande? Come è nato? Che temperatura ha? A quest'ultima però gli studiosi possono dare una risposta 

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Uno studio recente ha rilevato che la temperatura media dei gas caldi, nelle strutture su larga scala, comprese le galassie e gli ammassi di galassie dell’universo è di 2 milioni di Kelvin, ovvero 1.999.726,85 di gradi Celsius. Secondo l’autore dello studio Ryu Makiya, ricercatore presso il Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, questi gas costituiscono la maggior parte della materia visibile nell’universo.

Diversi oggetti individuali nell’universo hanno temperature diverse. Le temperature interne del Sole raggiungono i 15,7 milioni di Kelvin, secondo il “World Science Festival“. Tuttavia, la radiazione di fondo cosmica a microonde (CMB), il materiale rimasto dal Big Bang, è di soli 2,75 Kelvin.


Quanto era caldo al tempo del Big Bang?

Gli scienziati ritengono che la temperatura dell’universo possa essere stata quasi infinita al momento del Big Bang, è quello che afferma Claude Canizares, Professore di Fisica Sperimentale al MIT, Massachusetts Institute of Technology (Istituto di tecnologia del Massachusetts).

Abbiamo buone ragioni per pensare che l’universo fosse estremamente caldo nelle prime frazioni infinitesimali di secondo del Big Bang“, sostiene il ricercatore. Infatti a differenza di adesso, l’universo era probabilmente quasi completamente omogeneo e composto da una “zuppa” di quark-gluoni da cui alla fine sono emersi protoni e neutroni, mentre la zuppa si espandeva e si raffreddava.

È cambiata la temperatura dell’universo?

Quando l’universo iniziò ad espandersi rapidamente dopo il Big Bang, circa 13,8 miliardi di anni fa, la temperatura si raffreddò in modo drammatico e rapido. Ma, poiché l’universo è diventato meno omogeneo e differenziato nelle strutture che sono riconoscibili oggi, come le galassie, i regimi di temperatura in tutto l’universo sono diventati più disparati.

La radiazione CMB, ovvero la radiazione cosmica di fondo, detta anche radiazione di fondo (è la radiazione elettromagnetica che permea l’universo ed è considerata come prova del modello del Big Bang) ad esempio, è scesa da 10.000 Kelvin ai contemporanei 2,75 Kelvin. Il collasso delle nubi di gas ha formato stelle che si sono riscaldate quando le reazioni nucleari hanno cominciato a manifestarsi al loro interno.

Cosa determina il cambio di temperatura?

La temperatura della CMB si è raffreddata mentre si espandeva perché il processo di espansione aumenta le lunghezze d’onda dei fotoni nella CMB. Lunghezze d’onda più lunghe sono associate a meno energia e, quindi, a una temperatura inferiore. Ma questo stesso processo di espansione ha creato una nuova fonte di calore dovuta all’azione delle forze gravitazionali.

La temperatura del fondo cosmico a microonde può aiutare a rivelare come la temperatura è cambiata nell’universo nel tempo.  “Man mano che l’Universo si evolve, la gravità attira la materia oscura e il gas nello spazio insieme in galassie e ammassi di galassie“, ha dichiatato Yi-Kuan Chiang , primo autore dello studio sui gas caldi e ricercatore presso l’Ohio State University Center for Cosmology and AstroParticle Physics. I ricercatori ritengono che questo processo sia stato responsabile del triplicare la temperatura media dei gas caldi nell’universo negli ultimi 8 miliardi di anni.

Come si misura la temperatura dell’Universo?

I ricercatori possono misurare la temperatura dei gas caldi nelle strutture su larga scala dell’universo, studiando le distorsioni nei fotoni che viaggiano verso la Terra dalla CMB.

Quando i fotoni passano attraverso il gas caldo, assorbono parte dell’energia dal gas. I ricercatori possono rilevare e misurare questo cambiamento, utilizzandolo per calcolare la temperatura dei gas. Questo però non è necessariamente la stessa di conoscere la temperatura di ogni cosa nel dell’universo.

Come sarà il futuro dell’universo?

Studiare la temperatura dell’universo è una parte importante della cosmologia. I cosmologi lavorano per comprendere l’origine dell’universo e come cambia nel tempo. Ottenere nuove informazioni sui regimi di temperatura dell’universo aiuta i ricercatori a testare e sviluppare modelli cosmologici. Questo perché le variazioni di temperatura possono dirci qualcosa sulla struttura dell’universo.

Il calore deve provenire da un qualche tipo di processo fisico o energetico. La valutazione dei dati sulla temperatura nel contesto delle leggi note della fisica può aiutare i ricercatori a sviluppare teorie che spiegano al meglio come funziona l’universo.

Fonte: https://www.inverse.com/science/temperature-of-the-universe/amp