Una radiación de los inicios
(A propósito de microondas…) El interesante artículo de Alfonso sobre los microondas me ha dado la idea de escribir sobre algo similar, aunque perteneciente al nivel cósmico. Me refiero al fondo cósmico de microondas.
Se ha descubierto que nuestro universo está bañado por una radiación que viaja en todas direcciones, es decir una radiación de tipo isotrópica. Como decíamos en “Límites del espacio, límites del universo”, se estima que el Universo tuvo su origen hace unos 14 mil millones de años. En esta época, la materia estaba extremadamente condensada y por lo tanto la temperatura era muy alta. Por esta razón, los electrones se hallaban desligados de los protones y, así, del núcleo del átomo. En realidad, ni siquiera podía existir una estructura atómica sostenible. Con un universo de tales propiedades, los fotones (partículas de luz) se relacionaban equilibradamente con los electrones y con la materia. En otras palabras, el universo temprano era un plasma de alta energía.
Ahora viene lo interesante. Si incluimos a esto la teoría del Big Bang y la expansión del universo, podemos entender cómo es que el comportamiento cambió desde entonces hasta ahora. Al expandirse el universo, los fotones comenzaron a viajar cada vez más independientes de la materia, encontrando menos electrones que impidieran su paso. Finalmente este proceso provocó un enfriamiento y una disminución de la frecuencia de algunos de estos fotones. Se convirtieron en microondas, un tipo de radiación electromagnética de corta longitud de onda.

Esta radiación es la que llamamos fondo cósmico de microondas. Se le denomina “fondo”, precisamente porque proviene del universo temprano, vale decir, del fondo del universo, de sus límites iniciales. No obstante, es un efecto que es medible en el universo actual. Es algo así como un residuo del origen. Este fondo cósmico fue descrito como tal en 1965 por dos científicos llamados Arno Penzias y Bob Wilson. Ellos fueron los primeros en interpretar la medición de estas temperaturas como consecuencias del Big Bang, aunque no los que hallaron los primeros indicios, ya que desde 1940 los astrónomos ya habían medido temperaturas referidas a una cierta radiación astronómica. Sin embargo, no había entonces una teoría detallada al respecto. Para más datos sobre la historia de la radiación de fondo cósmico, recomiendo leer El universo primitivo.
Los partidarios de la teoría del Big Bang tuvieron algunos problemas. No se explicaba que, siendo el universo primigenio algo de características homogéneas e isotrópicas, existieran actualmente formaciones como las galaxias y conjuntos de galaxias. Era una objeción que se utilizó en contra de la teoría por muchos años. Pero en 1992, el Observatorio orbital COBE presentó sus imágenes obtenidas de las irregularidades del universo temprano, lo que constataba que la radiación del fondo de microondas tenía relación con el Big Bang y que el estado inicial poseía ciertas irregularidades que explicaban las características cosmológicas actuales.
Para terminar, cabe decir que en cuanto a lo que sabemos de esto hay algo importante, algo increíble y algo necesario. Es importante conocer algo más de nuestro universo, sobretodo de sus propiedades iniciales. Pero es todavía más increíble saber que los efectos y los rastros se encuentran aquí mismo y que lo que denominamos “universo actual” no difiere mucho de lo que es en sí el universo en sus otros estados o eras. Finalmente ¿Cómo será el término del universo? ¿Existirán datos que conecten al universo actual con el universo futuro así como éste lo hace con el presente? Si estrictamente casi no hay distinción entre universo presente y pasado ¿en qué medida la hay entre aquél y el futuro? Esto (dentro de otras cosas) es algo necesario que sepamos. Para ello, proyectos como el ALMA, el Planck Surveyor, WMAP, APEX, el Cosmic Background Explorer, están en marcha para entregar poco a poco sus respuestas.





July 21st, 2007 at 11:21
Aunque me imagino lo que intentas explicar en el 3º párrafo, no queda muy bien explicado. Hoy en día se presupone que en el estado inicial existían tantas reacciones de colisión electrón positrón, como generación de estos a través de fotones en la reacción inversa. Sin embargo se supone que debido a las irregularidades de densidad en las primeras etapas de expansión del universo (esos momentos en que aumentó diez mil millones de veces su tamaño en una fracción de segundo) la compensación entre reacciones de generación y destrucción de pares electrónicos se rompió (al igual que las reacciones menores que condujeron a que la energía cinética de los quarks fuese menor que la necesaria para no formar nucleones entre sí) y provocoó qe la balanza entrópica se decantase por la generación de materia.
Por cierto, Penzias y Wilson me parecen unos de tantos intrusistas experimentales que hay en este mundo. Ellos encontraron la radiación de fondo como casualidad al calibrar un detector de microondas y no fue hasta que leyeron el trabajo de otros físicos (de cuyo nombre no me acuerdo) que desarrollaron la idea de Gamow de la existencia del fondo que se dieron cuenta que ellos lo habían encontrado.
¿Qué tiene más mérito? ¿Imaginarse la existencia del fondo por puro razonamiento o encontrarlo de casualidad?
Un saludo
August 9th, 2007 at 4:35
Interesante post, me gustó mucho.
Saludos.
September 7th, 2007 at 14:55
Buenas Esteban,
La radiación de fondo se ha descubierto no isotrópica. El satélite COBE, el WMAP de la NASA y el Planck Surveyor de la ESA (se lanzará el próximo año) se han dedicado a mostrarlas.