Por que o meio interestelar é tão quente?

Nesse link , afirma o seguinte: "grandes conjuntos de galáxias permeadas por quantidades ainda maiores de gás difuso. Com temperaturas de 10 milhões de graus ou mais".

Como esses gases difundidos (ionizados) são capazes de esquentar tanto quando estão a grandes distâncias um do outro e têm muito pouca densidade?

A página da ESA (Agência Espacial Européia) intitulada Gás quente em um caldeirão galáctico ao qual você vincula descreve é ​​chamada WHIM (Meio Intergalático Quente-Quente). Eles não são meio interestelar, mas gás meio intergalático. A diferença de densidade é enorme, com densidade média interestelar a uma média de (um próton por centímetro cúbico), mas a densidade desses WHIM é mesmo algumas ordens de magnitude mais baixa em , ou aproximadamente 1 a 10 prótons por metro cúbico ( o Observatório de raios X Chandra da NASA cita a densidade média de 6 prótons por metro cúbico).$\rho ∼ 1\ ppcm$$\rho ∼ 10^{−6}−10^{−5}\ ppcm$

O interessante do WHIM é que eles são absolutamente enormes. Estamos falando de distâncias que se estendem através de aglomerados de galáxias (estendendo vários milhões de anos-luz), o que significa que, mesmo sendo tênues, são responsáveis ​​por grande parte da matéria bariônica do Universo:

Prevê-se que essa matéria represente uma fração considerável ( ) de todos os bárions no universo local ( ), e, portanto, é considerado o melhor candidato para hospedar os bárions vistos em alto desvio para o vermelho e ausentes no baixo censo no desvio para o vermelho.$∼ 50\%$$z < 1$ [redshift in the infrared spectrum]

Então, agora, sobre suas emissões de calor e por que elas são detectadas na faixa de raios-X em primeiro lugar (o artigo da ESA menciona a fotografia apresentada ali foi tirada pelo observatório de raios-X XMM-Newton da ESA):

Os elétrons e os bárions no WHIM são aquecidos por choque durante sua infiltração no [Large–Scale Structures]potencial LSS da matéria escura e se instalam em estruturas filamentosas / em forma de folha ao redor dos LSSs.

Eu adicionei alguns esclarecimentos entre aspas encapsulados em colchetes, mas o que isto significa é que partes destes WHIM interagem com AGN (Ativo Galactic Nucleus) como as galáxias passam, e as emissões de raios-X de AGN excite bariônica da matéria para uma temperatura .$T ∼ 10^5−10^7 K$

Fontes de cotação:

• O Orçamento Cósmico de Barion, Fukugita et al. 1998
• Inventário de Energia Cósmica , Fukugita & Peebles 2004

Leitura adicional:

• Descoberta de raios-X aponta para local de falta de material , NASA
• A última matéria normal “ausente” é encontrada , céu e telescópio
• Estudando o conteúdo WHIM das estruturas de grande escala da galáxia ao longo da linha de visão até H 2356-309 (PDF), L. Zappacosta et al., Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Apenas para adicionar à resposta da TidalWave - algo que é mais fácil de imaginar, o trivial "porquê".

O que chamamos de Temperatura no nível termodinâmico é Velocidade no nível atômico. Dizer que o meio tem uma temperatura alta é equivalente a dizer que as partículas desse meio se movem muito rápido.

Bem, eles devem estar se movendo rápido. Eles devem estar se movendo mais rápido que a velocidade de fuga das galáxias, ou os ejetados das galáxias não os escapariam e o primordial seria capturado pelas galáxias. Por serem tão escassos, eles colidem muito raramente - portanto, qualquer desaceleração resultante de colisões (gasto de energia, por exemplo, fótons) quase nunca acontece. Em resumo, você está obtendo partículas que eram rápidas (quentes) o suficiente para chegar (e permanecer) lá e não tiveram oportunidade de esfriar.

Eles são quentes no sentido da velocidade das partículas, mas se você estiver lá fora, ficará congelado, pois há uma densidade tão baixa que qualquer uma dessas partículas provavelmente afetará você (e transferirá sua energia, que é o que você faria). observe como calor) enquanto você esfria devido à radiação.