Fondo de microondas cósmico
El fondo cósmico de microondas ( CMB, CMBR ), en la cosmología del Big Bang , es una radiación electromagnética que es un remanente de una etapa temprana del universo, también conocida como "radiación reliquia". [1] El CMB es una tenue radiación cósmica de fondo que llena todo el espacio. Es una fuente importante de datos sobre el universo temprano porque es la radiación electromagnética más antigua del universo, que data de la época de la recombinación . Con un telescopio óptico tradicional , el espacio entre las estrellas y las galaxias (el fondo) es completamente oscuro. Sin embargo, un radiotelescopio suficientemente sensiblemuestra un leve ruido de fondo, o resplandor, casi isotrópico , que no está asociado con ninguna estrella, galaxia u otro objeto. Este resplandor es más fuerte en la región de microondas del espectro de radio. El descubrimiento accidental del CMB en 1965 por los radioastrónomos estadounidenses Arno Penzias y Robert Wilson [2] [3] fue la culminación del trabajo iniciado en la década de 1940 y le valió a los descubridores el Premio Nobel de Física de 1978 .
CMB es una evidencia histórica del origen del Big Bang del universo. Cuando el universo era joven, antes de la formación de estrellas y planetas, era más denso, mucho más caliente y estaba lleno de una niebla opaca de plasma de hidrógeno . A medida que el universo se expandió, el plasma se enfrió y la radiación que lo llenó se expandió a longitudes de onda más largas. Cuando la temperatura bajó lo suficiente, los protones y los electrones se combinaron para formar átomos de hidrógeno neutros. A diferencia del plasma, estos átomos recién concebidos no podían dispersar la radiación térmica mediante la dispersión de Thomson , por lo que el universo se volvió transparente. [4] Los cosmólogos se refieren al período de tiempo en el que los átomos neutrales se formaron por primera vez como época de recombinación., y el evento poco después cuando los fotones comenzaron a viajar libremente a través del espacio se conoce como desacoplamiento de fotones . Los fotones que existían en el momento del desacoplamiento de fotones se han estado propagando desde entonces, aunque se han vuelto menos energéticos , ya que la expansión del espacio hace que su longitud de onda aumente con el tiempo (y la longitud de onda es inversamente proporcional a la energía según la relación de Planck ). Ésta es la fuente del término alternativo radiación reliquia . La superficie de la última dispersión se refiere al conjunto de puntos en el espacio a la distancia correcta de nosotros, de modo que ahora estamos recibiendo fotones originalmente emitidos desde esos puntos en el momento del desacoplamiento de fotones.
Las mediciones precisas del CMB son críticas para la cosmología, ya que cualquier modelo propuesto del universo debe explicar esta radiación. El CMB tiene un espectro de cuerpo negro térmico a una temperatura de2,725 48 ± 0.000 57 K . [5] La radiancia espectral dE ν / dν alcanza un máximo de 160,23 GHz, en el rango de frecuencias de microondas , correspondiente a una energía fotónica de aproximadamente 6,626 ⋅ 10 −4 eV . Alternativamente, si la radiancia espectral se define como dE λ / dλ, entonces la longitud de onda máxima es 1.063 mm (282 GHz, 1.168 ⋅ 10 −3 eV fotones). El brillo es casi uniforme en todas las direcciones, pero las pequeñas variaciones residuales muestran un patrón muy específico, el mismo que se espera de un gas caliente distribuido de manera bastante uniforme.que se ha expandido al tamaño actual del universo. En particular, el resplandor espectral en diferentes ángulos de observación en el cielo contiene pequeñas anisotropías o irregularidades que varían con el tamaño de la región examinada. Se han medido en detalle y coinciden con lo que se esperaría si las pequeñas variaciones térmicas, generadas por las fluctuaciones cuánticas de la materia en un espacio muy pequeño, se hubieran expandido al tamaño del universo observable que vemos hoy. Este es un campo de estudio muy activo, con científicos que buscan mejores datos (por ejemplo, la nave espacial Planck) y mejores interpretaciones de las condiciones iniciales de expansión. Aunque muchos procesos diferentes pueden producir la forma general de un espectro de cuerpo negro, ningún modelo que no sea el Big Bang ha explicado las fluctuaciones. Como resultado, la mayoría de los cosmólogos consideran que el modelo del universo del Big Bang es la mejor explicación para el CMB.
(21 de marzo de 2013)