Quão frio é o espaço? A física por trás da temperatura do universo
- marcocenturion
- há 2 dias
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O quão frio é o espaço? Ele chega a atingir o zero absoluto? E o que acontece se você cair nele sem um traje espacial?
Referências
Por Robert Lea
Traduzido e Adaptado por Marco Centurion
Embora filmes de ficção científica nos levem a acreditar que o espaço é incrivelmente frio, até mesmo congelante, a verdade é que o espaço não é exatamente frio. Por definição, ele nem sequer possui uma temperatura.
Temperatura é uma medida da velocidade com que as partículas estão se movendo, e calor é a quantidade de energia que as partículas de um objeto possuem. Portanto, em uma região do espaço verdadeiramente vazia, não haveria partículas nem radiação, o que significa que também não haveria temperatura.
É claro que o espaço está repleto de partículas e radiação capazes de produzir calor e uma temperatura. Então, quão frio é o espaço? Existe alguma região que seja realmente vazia? E há algum lugar onde a temperatura caia até o zero absoluto?
Como as estrelas aquecem o espaço
Estrelas como fontes de calor: a fusão nuclear no interior das estrelas gera enormes quantidades de energia |
Radiação aquece a matéria: o calor aumenta quando a radiação estelar interage com partículas |
A densidade de partículas importa: regiões com mais matéria retêm o calor de forma mais eficiente |
As regiões mais quentes do espaço estão imediatamente ao redor das estrelas, que reúnem todas as condições necessárias para iniciar a fusão nuclear.
As coisas realmente esquentam quando a radiação de uma estrela alcança um ponto do espaço com muitas partículas. Isso dá à radiação de estrelas como o Sol algo sobre o qual ela pode efetivamente agir.
É por isso que a Terra é muito mais quente do que a região entre o nosso planeta e sua estrela. O calor vem das partículas da nossa atmosfera vibrando com a energia solar e depois colidindo umas com as outras, distribuindo essa energia.
No entanto, proximidade com a nossa estrela e a presença de partículas não são garantia de calor. Mercúrio, o planeta mais próximo do Sol, é escaldante durante o dia e extremamente frio à noite. Suas temperaturas caem para um mínimo de -178°Celsius.
As temperaturas no planeta Urano atingem -224 °C, tornando-o ainda mais frio do que o planeta mais distante do Sol, Netuno, que ainda assim apresenta uma temperatura superficial incrivelmente baixa de -214 °C.
Isso é resultado de uma colisão com um objeto do tamanho da Terra no início de sua existência, que fez Urano orbitar o Sol com uma inclinação extrema, impedindo-o de reter seu calor interno.
Longe das estrelas, as partículas estão tão espalhadas que a transferência de calor por qualquer meio que não seja a radiação se torna impossível, fazendo com que as temperaturas caiam drasticamente. Essa região é chamada de meio interestelar.
As nuvens de gás molecular mais frias e densas do meio interestelar podem ter temperaturas de somente 10K (ou -263 °C), enquanto nuvens menos densas podem apresentar temperaturas de até 100 K (-173 °C).
O que é a radiação cósmica de fundo?
Radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB): radiação remanescente do universo primitivo. |
Temperatura uniforme: cerca de 2,7K acima do zero absoluto. |
A luz mais antiga: formada cerca de 400 mil anos após o Big Bang. |
O universo é tão vasto e repleto de uma infinidade de objetos, alguns escaldantes, outros inimaginavelmente frios, que deveria ser impossível atribuir ao espaço uma única temperatura.
Ainda assim, existe algo que permeia todo o universo com uma temperatura uniforme a um nível de uma parte em 100.000. De fato, a diferença é tão insignificante que a variação entre um ponto quente e um ponto frio é de apenas 0,000018K.
Isso é conhecido como a radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB), e ela apresenta uma temperatura uniforme de 2,7K (-270 °C). Como 0K é o zero absoluto, trata-se de uma temperatura apenas 2,725 graus acima do zero absoluto.
A CMB é um vestígio remanescente de um evento que ocorreu apenas 400.000 anos após o Big Bang, chamado de último espalhamento. Esse foi o momento em que o universo deixou de ser opaco, depois que elétrons se ligaram a prótons, formando átomos de hidrogênio, o que impediu que os elétrons continuassem espalhando a luz indefinidamente e permitiu que os fótons viajassem livremente.
Assim, esse antigo componente “congelado” no universo representa o último momento em que a matéria e os fótons estavam alinhados em termos de temperatura.
Os fótons que compõem a CMB nem sempre foram tão frios, levando cerca de 13,8 bilhões de anos para chegar até nós. A expansão do universo deslocou esses fótons para o vermelho, reduzindo seus níveis de energia.
Originada quando o universo era muito mais denso e quente do que é hoje, estima-se que a temperatura inicial da radiação que compõe a CMB tenha sido de cerca de 3.000K (2.726 °C).
À medida que o universo continua a se expandir, isso significa que o espaço está mais frio agora do que nunca e continua ficando cada vez mais frio.
O que aconteceria se você fosse exposto ao espaço?
Sem congelamento instantâneo: a perda de energia térmica no espaço ocorre lentamente |
Limites do calor: apenas a radiação pode remover energia térmica no vácuo |
Perigo principal: a descompressão rápida ocorre antes do congelamento |
Se um astronauta fosse deixado à deriva sozinho no espaço, a exposição ao quase vácuo espacial não o congelaria instantaneamente, como muitas vezes é retratado na ficção científica.
Existem três formas de transferência de calor: condução, que ocorre por contato; convecção, que acontece quando fluidos transferem calor; e radiação, que ocorre por meio da emissão de radiação.
A condução e a convecção não podem acontecer no espaço vazio devido à ausência de matéria, e a transferência de calor ocorre lentamente apenas por processos radiativos. Isso significa que o calor não é transferido rapidamente no espaço.
Como o congelamento exige transferência de calor, um astronauta exposto e perdendo energia térmica apenas por processos radiativos, morreria por descompressão devido à falta de atmosfera muito mais rapidamente do que congelaria até a morte.
Recursos adicionais
Para mais informações sobre as propriedades do espaço, confira Astrophysics for People in a Hurry, de Neil deGrasse Tyson, e Origins of the Universe: The Cosmic Microwave Background and the Search for Quantum Gravity, de Keith Cooper.
Bibliografia
Harvard University, “The human body in space: Distinguishing facts from fiction”, julho de 2013.
NASA, “Fluctuations in the Cosmic Microwave Background”, acesso em julho de 2022.
NASA, “Cosmic Microwave Background”, julho de 2022.
NASA, “Eta Carinae”, setembro de 2020. Paul Sutter, “You Will Not Freeze To Death In Space”, Forbes, abril de 2019.
Artigo encontrado no site Space.com (originalmente publicado em 12/01/2026)
Link para acesso ao original: https://www.space.com/how-cold-is-space
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