Wissenschaft Interessant Gemacht – Teil 66 – Wie kalt ist es im Universum?

 

 

Um die Frage nach der Temperatur des Weltalls zu beantworten, müssen wir zunächst einen Blick darauf werfen, was Temperatur überhaupt ist.

In der Physik ist die Temperatur als Maß für die mittlere Energie pro Freiheitsgrad eines Teilchensystems definiert.

Auf Deutsch: Für Gase gibt die Temperatur die Bewegung der Gasmoleküle an. Je schneller sich die Moleküle bewegen, desto höher die Temperatur.

Betrachten wir das Weltall nun als absolutes Vakuum, dann hat es gar keine Temperatur. Denn in einem absoluten Vakuum gibt es keine Teilchen, die sich bewegen – folglich ist die Temperatur dort nicht definiert.

Aber ganz so einfach wollen wir es uns nicht machen. Denn im Weltall herrscht zwar vom irdischen Standpunkt aus ein perfektes Vakuum, völlig frei von Materie ist es aber nicht.

Im erdnahen Weltraum, dort wo die meisten Satelliten kreisen, beträgt die Restdichte der Atmosphäre sogar noch mehrere hundert Billiarden Atome pro Kubikzentimeter.

Auf der Oberfläche des Mondes liegt die Dichte immer noch bei etwa einer Milliarde Atomen pro Kubikzentimeter. Im interstellaren Raum, das ist der Raum zwischen den Sternen, finden wir im Durchschnitt noch ein Atom pro Kubikzentimeter.

Im intergalaktischen Raum hingegen, also im Raum zwischen den Galaxien, sieht´s ziemlich mau aus. Dort findet sich gerade noch ein Teilchen pro Kubikmeter.

Doch auch dünnes Gas besitzt natürlich eine Temperatur. Die Temperatur der irdischen Hochatmosphäre steigt oberhalb von 100 Kilometern wieder an und erreicht im erdnahen Weltraum einen Wert von rund 1400 Kelvin.

In Galaxienhaufen erreicht das intergalaktische Gas oft Temperaturen von mehreren Millionen Kelvin. Die niedrigsten Temperaturen finden die Astronomen im Inneren von dunklen Molekülwolken.

Dort herrschen häufig nur Temperaturen von wenigen zehn Kelvin, also etwa minus 260 Grad Celsius unter Null. Das ist schon recht „knackig“.

Aber im Weltall gibt es nicht nur Materie. Der Kosmos wird gleichmäßig von der so genannten Hintergrundstrahlung erfüllt, einem Überbleibsel des Urknalls, der heißen Entstehungsphase des Universums.

Die spektrale Energieverteilung der Hintergrundstrahlung entspricht exakt der Temperatur von 2,7 Kelvin. Häufig werden diese 2,7 Kelvin als Temperatur des Weltraums fernab von allen Strahlungsquellen bezeichnet.

Abschließend ist zu erwähnen: Die tiefstmögliche Temperatur im Universum beträgt null Kelvin. Das sind 273,5 Grad Celsius unter Null. Kälter geht´s „nimmer“. Diese Temperatur entsteht genau dann, wenn sich in Sachen Moleküle absolut nichts mehr bewegt.

 

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