Algunas aclaraciones sobre la radiación cósmica de fondo

Universe_expansion2En 1948, Ralph Alpher y Robert Herman, del equipo de George Gamow, llegaron a la conclusión de que, si el universo hubiese salido de un Big Bang y se hubiese expandido desde entonces, debería existir una radiación cósmica de fondo en la zona de frecuencia de las microondas (o lo que es lo mismo, a una temperatura de unos 5K, 5 grados por encima del cero absoluto). Alpher y Gamow habían publicado ese mismo año otra predicción, la de la composición media del cosmos partiendo de la teoría del Big Bang.

En 1964, Arno Penzias y Robert Wilson estaban trabajando con un radiotelescopio muy potente de nueva construcción y detectaron un ruido de fondo que no conseguían eliminar. Primero pensaron que sería de origen terrestre, pero una vez eliminadas todas las fuentes de ruido posibles, el efecto persistía. Después llegaron a la conclusión de que dicho ruido no podía proceder del sistema solar ni de nuestra galaxia (pues en tal caso sería más intenso en una dirección que en otra), y que su origen tenía que ser cósmico. La temperatura de esa radiación (o sea, su frecuencia, teniendo en cuenta la ecuación de Wien) resultó ser de 3K. Robert Burke, del MIT, sugirió a Penzias que dicho ruido podía ser la radiación cósmica de fondo predicha por Alpher y Herman, cosa que, en efecto, se comprobó. Por este descubrimiento, Penzias y Wilson recibieron el Premio Nobel en 1978.

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Robert Wilson

Conjuntamente con el argumento basado en la composición media del universo, la radiación cósmica de fondo dio el espaldarazo a la teoría del Big Bang, que se convirtió en la teoría cosmológica estándar.

En el medio siglo trascurrido desde su descubrimiento, la radiación cósmica de fondo se ha convertido en uno de los objetos mejor estudiados del universo. Así, ahora sabemos que su temperatura es igual a 2,72548K, lo que corresponde a un pico de frecuencia de 160,23 gigahercios (en la región de las microondas). Su intensidad es casi la misma en todas direcciones, pero se detectan unas variaciones diminutas, del orden de una parte en 100.000. Esas diferencias se representan en los mapas que suelen aparecer en primera página de los periódicos, con zonas rojas (las más calientes) y azules (las más frías), pero las diferencias están muy exageradas, porque en realidad afectan a la quinta cifra decimal de la temperatura (el 8 del valor indicado anteriormente).

De la radiación cósmica de fondo se dicen algunas cosas más, que hay que tomar con más cuidado, al revés que su temperatura, que se conoce muy bien. Por ejemplo, se suele decir quela temperatura media del cosmos en el momento de su aparición era de 3000K. Esta cifra está dada a ojo, porque sólo la conocemos de forma aproximada (los tres ceros ya se lo indican a cualquier observador avezado). También se suele decir que esta radiación surgió 380.000 años después del Big Bang. Este valor es todavía menos de fiar que el anterior, pues por un lado depende de aquel, y por otro está asociado al modelo cosmológico estándar, que a su vez depende de otras seis variables independientes, cuyo valor se obtiene mediante simulaciones y ajuste de parámetros por métodos matemáticos, o sea, que no se mide directamente.

La radiación de fondo de microondas (este es su nombre oficial) es el objeto más lejano que podemos ver en el universo. El universo observable alcanza en teoría algo más lejos (hasta unos 46.000 millones de años-luz de nosotros), pero esa parte más alejada no podemos verla, porque nos la tapa la radiación cósmica de fondo. Si pudiéramos ver lo que hay detrás, veríamos cómo era el universo antes de que apareciera esta radiación, pero como el universo era entonces opaco, toda esa parte queda fuera de nuestro alcance, porque la luz no puede atravesarla.

La isotropía de la radiación cósmica de fondo (el hecho de que su temperatura sea prácticamente la misma en todas direcciones), fue uno de los motivos principales por los que Alan Guth propuso en los años ochenta la teoría inflacionaria del Big Bang, que afirma que el universo se expandió de forma desmesurada durante una fracción infinitesimal de segundo, muy poco después de su origen en el Big Bang. Esta teoría, aunque está muy extendida entre los cosmólogos, no ha podido obtener hasta ahora ninguna confirmación experimental.

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Escrito por:

Universidad Autónoma de Madrid

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