¿Cuál es la temperatura más alta y baja posible?

Lo que vamos a ver hoy es cuál es la temperatura mínima y máxima posible en nuestro universo. Voy a empezar explicándoos el fenómeno físico sobre el que depende la temperatura que puede tener algo:
Dicho de una forma coloquial, cuando las partículas de un objeto se mueven mucho, hay más calor y este tiene mayor temperatura; y cuando se mueven poco, hay menos calor y está más frío.
En función de esto, rápidamente podemos imaginarnos un punto en el que hay tanto frío, que los átomos y sus partículas subatómicas no se mueven (están en completo reposo); a este punto se le ha llamado el cero absoluto (y en grados, representa −273,15 °C).
A esta temperatura, el nivel de energía interna del sistema es el más bajo posible en este universo, por lo que las partículas, según la mecánica clásica, carecen de cualquier movimiento o vibración.

Sin embargo, jamás hemos logrado demostrar esta teoría porque nunca hemos llegado a alcanzar el cero absoluto. Pero hemos estado cerca: nos hemos acercado muchísimo: se ha conseguido enfriar un pedazo de rodio a una diezmilmillonésima por encima del cero absoluto.

No obstante, según la mecánica cuántica el cero absoluto debe tener una energía residual (la llamada energía de punto cero) para poder así cumplir el principio de indeterminación de Heisenberg. Bien, no nos vamos a parar con esto...
Según la tercera ley de la termodinámica pues, el cero absoluto es por tanto un límite teórico inalcanzable.

Muy bien, dicho esto, ¿sabéis cual es el lugar más frío del sistema solar?
Plutón ya perdió su diploma de frialdad hace años, y su sucesor no es ni Urano ni Neptuno (como podríamos suponer), sino un rinconcito que está a la vuelta de la esquina.
Se trata de la luna (increíble, pero cierto), que fue confirmada como que alberga el lugar más frío del sistema solar (que conozcamos), el 2009. Suena a disparate, pero se ve que en el interior de sus cráteres más profundos, donde la luz solar no puede acceder, se alcanzan temperaturas de nada menos que -240 º C.

Pero el lugar más frío del universo conocido es La nebulosa Boomerang, que se encuentra a unos 5000 años luz de distancia de la Tierra. Su temperatura en algunos lugares, es de unos tremebundos -272 ºC; rozando por un grado, el inquebrantable cero absoluto.

Bien, recordemos una vez más por qué no es posible enfriar un cuerpo infinitamente: La temperatura es una medida de lo rápido que se mueven las partículas que componen el cuerpo. Cuando lo enfriamos, sus partículas se mueven cada vez más lentamente, hasta que se paran: eso es el cero absoluto. Como las partículas no pueden moverse más lentamente que “nada”, entonces no es posible enfriar el cuerpo más allá.
A menos que tengas tiempo y recursos infinitos, no puedes llegar al cero absoluto de temperatura. Así, llegar al cero absoluto es una tarea imposible, ya que siempre existe al menos algún tipo de vibración.
Ahora todos sabemos que existe un límite inferior de temperatura; dicho de otra manera, las cosas pueden estar muy frías, pero sólo hasta cierto punto (el cero absoluto). Pero; ¿Existe algún límite por el otro lado? ¿Es posible una temperatura infinita?

Cuando un material está muy caliente, sus partículas tienen gran cantidad de energía térmica y se mueven y vibran mucho (es decir, todo lo contrario de cuando están frías).
Los sólidos se funden y los líquidos se vaporizan debido a que su energía térmica supera las fuerzas que unen los átomos o moléculas. A temperaturas incluso mayores, los átomos se disocian en electrones y plasma de iones (otro estado de la materia). Cuanta más energía se inyecta en un sistema, más sube su temperatura... Pero, ¿esto tiene un límite?

La temperatura fundamental en cualquier escala son 100º, que marcan el punto de ebullición del agua (pero como podemos suponer, esto es muy poco).
El planeta más caliente del sistema solar no es Mercurio (como cabría esperar siendo el más cercano al sol), sino Venus, con unos 462º (ello se debe a su espesa atmósfera que retiene calor).
Pero estamos barajando todavía minucias...

Recientemente, se ha descubierto un planeta que se calcula podría alcanzar los 4.300 grados. Lo curioso, es que la distancia que lo separa de su estrella es 650 veces la que nos separa del Sol (y aún así, alcanza esa abrasadora temperatura). La explicación es que siempre da la misma cara a su astro. Vamos a algo sustancialmente más caliente...

Una estrella como nuestro sol suele tener una temperatura de unos 5.500 grados (en su superficie, se entiende; ya que internamente puede alcanzar los 15 millones de grados).
Obviamente, cuanto mayor sea el tamaño de una estrella, más caliente estará el plasma que hay en su interior; pensad que hay estrellas más grandes que el sol, que pueden alcanzar temperaturas superiores a los 200 millones de grados en su interior.
Pero en realidad, eso no es nada en comparación con otros fenómenos más violentos.

Por ejemplo, cuando una estrella muy grande agota su combustible pero no tiene suficiente masa para formar un agujero negro, la supernova con la que termina su vida deja atrás una estrella de neutrones que puede alcanzar temperaturas de hasta 1 billón de grados en los instantes posteriores a formación; aunque hay que decir que se enfrían muy deprisa y a los pocos segundos su temperatura bajado hasta unos refrescantes 100 millones de grados.
Ese billón de grados alcanzados momentáneamente os parecerá una barbaridad, pero varios físicos del Laboratorio Nacional Brookhaven obtuvieron la materia con la temperatura artificial más elevada jamás creada al colisionar dos haces de átomos a velocidades cercanas a las de la luz: se alcanzaron los 4 billones de grados centígrados.
Pero por increíble que pueda parecer, la naturaleza nos gana...

En 2016 midieron la temperatura de un quásar llamado 3C 273, situado a más de 2.000 millones de años-luz de la Tierra, y el resultado desafía toda lógica: revelaron una temperatura más caliente que ¡10 billones de grados!
Tal como subrayó Yuri Kovalev, miembro del equipo científico del RadioAstron: "Este descubrimiento es un notable desafío a nuestra actual comprensión sobre los chorros de los quásares".
Bien, ¿entonces son los cuásares lo más caliente que se puede encontrar? ¿En ellos se encuentran las máximas temperaturas que se pueden alcanzar?
La mecánica clásica no predice ningún límite superior de temperatura. De hecho, muchos libros de texto afirman alegremente que la temperatura puede aumentar hasta el infinito. Sin embargo, de acuerdo con la física moderna no es posible llegar a una temperatura arbitrariamente alta.
Porque si hay un límite a la energía total que existe en el universo, existe también una temperatura máxima posible.
La temperatura mayor alcanzada por nuestro universo es la llamada Temperatura de Plank y algunos científicos creen que se dio justo después del Big Bang (equivaldría a 1,416 x 10 elevado a 32).
La energía de las partículas es tan alta a estas temperaturas que no se sabe siquiera como se comportaría la materia (y las cosas se vuelven bastante confusas para la física actual).

Para hacer nos una idea de esta descomunal cifra, el núcleo de nuestro sol (con sus 15 millones de grados) sería 10 trillones de veces más frío que esa Temperatura de Plank.
Así pues, el valor límite máximo de temperatura es la temperatura de Planck (la temperatura más alta posible para este universo) y sería lo contrario al cero absoluto.
¿No es así? Ciertamente es lo que he dicho, pero no quiero dejar de mencionar que ya se teoriza acerca de traspasar esa temperatura.

Si se sobrepasa la temperatura de Planck, es posible que se forme un agujero formado a partir de energía.
En efecto, podría formarse un agujero negro de energía ya que sería mucha energía en un solo punto. A esto se le ha llamado kugelblitz; y es algo tan caliente que ni siquiera la ciencia lo puede entender.

¿Sorprendido (o sorprendida)?
¿Sabías estas cosas?
Ya tienes tema de conversación, para esas reuniones con los amigos...

Fuentes: