Los 12 lugares más calientes del Universo

En el Cosmos hay cuerpos celestes en los que se alcanzan temperaturas de varios millones de grados centígrados. Emprendemos un viaje por el Universo para encontrar los lugares más calientes.
Lugares más calientes universo

La temperatura más alta registrada en la superficie de la Tierra fue medida en julio de 1913, donde los termómetros de Death Valley, un desierto al sureste de California, cerca de Las Vegas, marcaron 56’7 °C. Es, sin duda, algo tremendamente caluroso.

Pero en el Universo, las cosas se pueden poner mucho, pero mucho más calientes. Y es que conforme más conocemos acerca de los misterios del Cosmos, más abrumados nos sentimos. Pero hoy no será por su inmensidad, sino por las temperaturas que pueden alcanzarse.

La superficie de las estrellas como el Sol, el núcleo de supergigantes azules, supernovas, nebulosas… El Universo puede ser, literalmente, un infierno. Y hay regiones en las que ya no solo se alcanzan millones de grados centígrados, sino billones de billones.

Pero, ¿cuál es el lugar más caliente del Universo? ¿Cuál era la temperatura en el Big Bang? ¿Existe una temperatura máxima que no puede superarse? En el artículo de hoy emprenderemos un viaje por el Universo para explorar lugares con temperaturas tan increíblemente grandes que se escapan de nuestra comprensión.

¿Qué es exactamente la temperatura?

Antes de adentrarnos en nuestro viaje, es importante entender qué es la temperatura y responder a la cuestión de si existe una temperatura máxima o si, por el contrario, podemos aumentarla hasta el infinito. La temperatura, pues, es una magnitud física que relaciona energía con movimiento de partículas. Ahora lo entenderemos mejor.

Como bien sabemos, toda la materia del Universo está formada por átomos y partículas subatómicas. Todas ellas, dependiendo de sus niveles de energía interna, se moverán más o menos deprisa. Por ello, la temperatura es una propiedad intrínseca de todos los cuerpos, pues todos ellos están compuestos por partículas en movimiento.

Cuanta mayor sea su energía interna, más se moverán las partículas y, consecuentemente, más alta será su temperatura. Por lo tanto, es bastante evidente que existe un cero absoluto de temperatura. Y es que conforme bajamos la temperatura, menos se mueven las partículas de la materia.

Esto implica que llega un momento en el que el movimiento de las partículas es nulo. Esta situación, que sucede exactamente a los -273’15 °C, es un límite mínimo de temperatura teórico, pues es físicamente imposible que la energía de un cuerpo (y sus partículas) sea cero.

Entonces, ¿existe un caliente absoluto?

Pero, ¿podemos aumentar indefinidamente la temperatura? ¿Existe un “caliente” absoluto? Sí. Pero esta a cifras muy, pero que muy grandes. Y no se debe a que llegue un momento en el que las partículas no puedan moverse más. Y eso que a temperaturas como las que veremos los propios núcleos de los átomos se “derriten” en una “sopa” de partículas subatómicas. Pero ya llegaremos a eso.

La verdadera razón de que exista una temperatura máxima que, matemáticamente, no pueda ser superada, es la siguiente. Todos los cuerpos con materia y temperatura (es decir, todos los cuerpos con materia), emitimos alguna forma de radiación electromagnética. Y que el término de radiación no asuste, pues no tiene nada que ver con energía nuclear.

Tenemos que imaginar esta radiación electromagnética como ondas que viajan por el espacio. Y dependiendo de cómo de anchas sean cada una de las “crestas” de estas ondas, estaremos en un lugar del espectro.

Los objetos a menores temperaturas emiten ondas de baja frecuencia. A medida que aumenta la temperatura, la frecuencia cada vez es más alta. Nuestros cuerpos, a la temperatura que estamos, nos encontramos en una zona del espectro que es el infrarrojo. De ahí que no emitamos luz propia pero sí que podamos percibir la temperatura corporal con sensores de infrarrojos. Por lo tanto, “generamos” radiación infrarroja.

Ahora bien, llega un punto en el que, si la temperatura sigue aumentando, se pasa del espectro infrarrojo y se llega al espectro visible, donde la frecuencia es más alta, las ondas son más cortas y el cuerpo en cuestión, emite luz. Esto se conoce como Punto Draper, el cual indica que, a partir de exactamente los 525 °C, un cuerpo emite luz.

Dentro del espectro visible, la luz de menor frecuencia es la roja. Por ello, las estrellas menos calientes brillan con esta luz. Sin embargo, la de mayor frecuencia es la azul. Por esta razón las estrellas más calientes del Universo son las azules.

Pero, ¿qué pasa si seguimos aumentando la temperatura? Si pasamos de, aproximadamente, los 300.000 °C, la radiación ya no está en el espectro visible, por lo que el cuerpo deja de generar luz. Entramos ahora en las frecuencias más altas, que son las de los rayos X y los rayos Gamma.

En este punto, si bien las radiaciones de los cuerpos fríos emitían ondas cuyas crestas estaban separadas por casi 10 cm, al llegar a los millones de grados, la distancia entre estas crestas es de apenas 0’1 nanómetros, que es básicamente el tamaño de un átomo.

Y aquí es donde, por fin, podemos responder a la pregunta. Y es que podemos aumentar indefinidamente la temperatura, sí, pero llega un momento en el que la distancia entre estas crestas llega a la distancia más pequeña que puede existir en el Universo.

Estamos hablando de la longitud de Planck, que es la distancia más corta que físicamente puede existir en el Cosmos. Es trillones de veces más pequeño que un protón. Por lo tanto, la frecuencia de la onda emitida por el cuerpo no puede ser más alta, es decir, las crestas no pueden estar más juntas.

Pero esto sucede a temperaturas increíblemente altas que veremos después. Por lo tanto, no es que exista un límite en la temperatura, lo que pasa es que es imposible saber qué pasa si añadimos más energía cuando se ha llegado a la longitud de Planck.

La escala de temperaturas en el Universo

Habiendo entendido la naturaleza de la temperatura y respondido a la pregunta sobre si existe un “caliente” absoluto, ya podemos emprender nuestro viaje. Esto no significa que los siguientes 12 lugares sean los más calientes, pero sí que nos sirve para poner en perspectiva las temperaturas del Universo.

1. Lava: 1.090 °C

Empezamos nuestro viaje con lo más caliente que podemos ver en nuestras vidas (más allá del Sol). La lava es, a grandes rasgos, roca fundida a temperaturas muy altas. También puede definirse como el magma que ha alcanzado la superficie terrestre. Sea como sea, lo importante es que emite luz porque ha superado el Punto Draper, que, recordemos, estaba en los 525 °C. Sin embargo, la lava, en comparación con lo que se viene, es un polo de fresa.

Lava

2. Superficie enana roja: 3.800 °C

Las enanas rojas son el tipo de estrella más abundante en el Universo pero también las menos energéticas. Al tener poca (relativamente hablando, claro) energía, está a menor temperatura y se encuentra en el espectro visible del rojo, que es el de menor frecuencia.

3. Núcleo de la Tierra: 5.400 °C

El núcleo de nuestro planeta (y el de la mayoría de tamaño similar) está compuesto fundamentalmente por hierro fundido a muy altas presiones (millones de veces mayor a la de la superficie). Esto hace que se alcancen temperaturas más altas que el de la superficie de las estrellas enanas rojas. Pero pongámonos más calientes.

4. Superficie del Sol: 5.500 °C

Nuestro Sol es una enana amarilla, lo que, como su propio nombre indica, significa que está en el espectro visible próximo al amarillo, con una frecuencia de onda mayor a la del rojo pero menor que la del azul. Es más energética que las enanas rojas y por esa razón las temperaturas son más altas.

Sol caliente

5. Superficie hipergigante roja: 35.000 °C

5.500 °C quizás los podemos, al menos, imaginar. Pero a partir de este punto, las temperaturas se escapan de nuestra comprensión. Las hipergigantes rojas son las estrellas más grandes del Universo.

Sin embargo, al ser una estrella que está al final de su ciclo de vida, la energía ya se está agotando, por lo que no alcanza las temperaturas más altas. Un ejemplo es UY Scuti, la estrella más grande de nuestra galaxia, con un diámetro de 2.400 millones de km. Nuestro Sol, para ponerlo en perspectiva, tiene un diámetro de poco más de 1 millón de km.

6. Superficie supergigante azul: 50.000 °C

Las supergigantes azules son una de las estrellas más grandes del Universo y, sin duda, las más calientes. Con un diámetro unas 500 veces más grandes que el Sol, estas estrellas tienen tanta energía que en su superficie se alcanzan temperaturas del orden de 50.000 °C, suficiente como para estar al borde del espectro visible, en las radiaciones de color azul.

Supergigante azul

7. Núcleo del Sol: 15.000.000 °C

Ahora las cosas se ponen calientes de verdad. Y dejamos de hablar de miles de grados para hablar de millones. Sencillamente inimaginable. En el núcleo de las estrellas suceden reacciones de fusión nuclear, en la que los núcleos de los átomos de hidrógeno se fusionan para formar helio.

Ni qué decir tiene que para fusionar dos átomos se necesitan cantidades ingentes de energía, lo que explica que el centro del Sol sea un verdadero infierno en el que se alcanzan temperaturas de más de 15 millones de grados.

Esto es lo que sucede en nuestro Sol y estrellas de tamaño similar. En las más grandes se forman elementos pesados como el hierro, por lo que se necesitarán energías mucho, pero mucho mayores. Y, por lo tanto, las temperaturas también serán más altas. En resumen, el núcleo de las estrellas es uno de los lugares más calientes del Universo, pero la cosa no termina, ni por asomo, aquí.

8. Nube de gas RXJ1347: 300.000.000 °C

El lugar más caliente de forma estable del Universo. Es decir, el lugar en el que la materia perdura en el tiempo a una temperatura más alta. Lo que veremos más adelante serán lugares en los que la temperatura solo se mantiene durante milésimas de segundo, son propios de la física teórica o, simplemente, no se han medido.

La nube de gas RXJ1347 es una inmensa nebulosa que rodea a un cúmulo de galaxias situado a 5.000 millones de años luz de distancia. Mediante un telescopio de rayos X (la temperatura es tan alta que las radiaciones ya no son del visible, sino de los rayos X), descubrieron que una región (con un diámetro de 450.000 años luz) de esta nube de gas se encontraba a una temperatura de 300 millones de grados.

Es la temperatura más alta encontrada en el Universo y se cree que se debe a que las galaxias de este cúmulo han estado constantemente colisionando entre ellas, dando lugar a la liberación de increíbles cantidades de energía.

RXJ1347
Imagen de la nube de gas RXJ1347, el lugar con la temperatura más alta jamás medida.

9. Explosión termonuclear: 350.000.000 °C

En una explosión nuclear, ya sea por fisión (los núcleos de los átomos se rompen) o fusión (dos átomos se juntan), se llegan a temperaturas de 350 millones de grados. Sin embargo, esto apenas debería contar, pues esta temperatura dura pocas millonésimas de segundo. Si durara más, la Tierra hubiera desaparecido ya.

10. Supernova: 3.000.000.000 °C

3 mil millones de grados. Nos acercamos al final de nuestro viaje. Una supernova es una explosión estelar que sucede cuando una estrella masiva que ha llegado al final de su vida, colapsa sobre sí misma, provocando uno de los sucesos más violentos del Universo que culmina con la liberación de enormes cantidades de energía.

A estas temperaturas, la materia emite radiación gamma, la cual puede atravesar toda la galaxia. La temperatura (y la energía) es tan alta que una explosión de supernova de una estrella a varios miles de años luz podría provocar la extinción de la vida en la Tierra.

Supernova
Recreación de la explosión de una estrella masiva en supernova.

11. Colisión de protones: 1 millón de millones de millones de °C

Entramos en el Top 3 y, a estas temperaturas, las cosas se vuelven muy extrañas. Seguramente esto de colisión de protones te suene a los aceleradores de partículas, pero pensarás que es imposible que los científicos hayan permitido que construyamos algo debajo de Ginebra donde se alcancen temperaturas millones de veces más altas que una supernova, literalmente el suceso más violento del Universo. Pues sí, lo hicieron.

Pero que no cunda el pánico, pues estas temperaturas de 1 millón de millones de millones de grados solo se alcanzan en una fracción casi ínfima de tiempo, que es incluso imposible de medir. En estos aceleradores de partículas hacemos colisionar núcleos de átomos entre sí a velocidades cercanas a la de la luz (300.000 km/s) a la espera de que se descompongan en partículas subatómicas.

La colisión de protones (junto con los neutrones, las partículas que componen el núcleo) libera tantísima energía que, durante una millonésima parte de segundo, a nivel subatómico se alcanzan temperaturas que, simplemente, son imposibles de imaginar.

Colisión protones
En los acelerados de partículas, colisionamos protones a una velocidad similar a la de la luz.

12. Temperatura de Planck: 141 millones de billones de billones de °C

Llegamos al límite teórico de temperatura. No se ha descubierto nada a esta temperatura y, de hecho, no puede haber nada en el Universo que esté tan caliente. Entonces, ¿por qué lo ponemos aquí? Porque hubo un tiempo en el que todo el Universo estaba a esta temperatura.

Sí, estamos hablando del Big Bang. Hace 13.700 millones de años, todo lo que ahora es el Universo, con sus 150.000 millones de años luz de diámetro, estaba condensado en un punto del espacio tan pequeño como la longitud de Planck que hemos comentado antes. Es la distancia más pequeña que puede existir en el Universo (10 elevado a -33 cm), por lo que, por ahora, es lo más cerca que podemos estar del origen del Cosmos. Lo que había antes de esa longitud de Planck se escapa de nuestro conocimiento.

Justo en este instante, por una trillonésima de trillonésima de trillonésima de segundo, el Universo estaba a la temperatura máxima posible: la temperatura de Planck. Después, empezó a enfriarse y a expandirse, pues a día de hoy, tantos miles de millones de años después, sigue expandiéndose gracias a esta temperatura que se alcanzó.

La temperatura de Planck son 141.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 °C. Es, sencillamente, inimaginable.

Big Bang
Escala de tiempo de lo que sucedió justo después del Big Bang.

Referencias bibliográficas

  • Gangopadhyay, D. (2009) “Estimating Temperature Fluctuations in the Early Universe”. Gravitation and Cosmology.
  • Dai, D.C., Stojkovic, D. (2016) “Maximal temperature in a simple thermodynamical system”. Institute of Natural Sciences.
  • Ragazas, C. (2011) “The Thermodynamics in Planck’s Law”. ResearchGate.
Pol Bertran Prieto

Pol Bertran Prieto

Microbiólogo y divulgador

Pol Bertran (Barcelona, 1996) es Graduado en Microbiología por la Universidad Autónoma de Barcelona. Máster en Comunicación Especializada con mención en Comunicación Científica por la Universidad de Barcelona. Apasionado por la divulgación de la salud y la medicina y aficionado del deporte y el cine.