El fondo de microondas cósmico (o «CMB» para abreviar) es una radiación de alrededor de 400.000 años después del inicio del Universo. tiempo en escalas de tiempo humanas, pero realmente es un abrir y cerrar de ojos en comparación con la edad del Universo, que tiene alrededor de 13,7 mil millones (13,700,000,000) de años. Antes de este tiempo, el Universo era tan caliente y denso que era opaco para toda radiación. Ni siquiera los átomos simples podrían formarse sin ser instantáneamente divididos en sus protones y electrones constituyentes por la intensa radiación. El Universo estaba hecho de un «plasma», o gas ionizado, que es de lo que está hecha la superficie del Sol. .
Desde el Big Bang, el Universo se ha estado enfriando y expandiendo. Alrededor de 400.000 años a lo largo de su vida era lo suficientemente frío (aunque todavía rondaba los 3000 grados Celsius) para que se formaran los átomos más simples y se volvió transparente. La luz de este tiempo ha estado viajando a través del espacio desde entonces y se puede detectar a nuestro alrededor desde aquí en la Tierra o en el espacio. Podemos medir el resplandor del Big Bang.
La expansión del Universo ha extendido la radiación CMB alrededor de 1000 veces, lo que hace que parezca mucho más frío. Entonces, en lugar de ver el resplandor crepuscular a 3000 grados, lo vemos a solo 3o por encima del cero absoluto, o 3 Kelvin (-270o C). Así como un carbón en llamas (alrededor de 1500 K) se ilumina en rojo y una estrella brillante y caliente (alrededor de 6000 K) se ilumina en amarillo o azul, el CMB brilla con un color característico asociado con su temperatura. Sin embargo, debido a que hace tanto frío, la luz emitida por el Universo resplandeciente ahora tiene una longitud de onda mucho más larga de la que podemos ver con nuestros ojos. El CMB es más brillante a una longitud de onda de alrededor de 2 mm, que es alrededor de 4000 veces más larga que la longitud de onda de la luz visible que vemos con nuestros ojos.
Historia de las mediciones del CMB
Las primeras mediciones del CMB en la década de 1960, por Arno Pensiaz y Robert Wilson, confirmaron que CMB estaba allí y que estaba por todas partes, sin embargo no se pudo ver con detalle. Vieron una señal constante que borró su vista de la galaxia. El CMB es tan brillante en longitudes de onda milimétricas que si desafinas un televisor analógico antiguo para mostrar la estática similar a la nieve, un pequeño porcentaje de la señal que está captando tu televisor procederá del comienzo del Universo.
En la década de 1990, un satélite llamado COBE midió el CMB en todo el cielo. Ayudó a establecer varias cosas. En primer lugar, el CMB es casi completamente uniforme, con una temperatura casi constante en todo el cielo. Sin embargo, no es completamente constante. Hubo pequeñas fluctuaciones, u ondulaciones, en la temperatura, al nivel de solo una parte en 100,000. ¡Si la superficie de la Tierra fuera suave a 1 parte en 100.000, la montaña más alta tendría solo 100 m de altura!
Durante las últimas dos décadas, muchos experimentos han medido las pequeñas fluctuaciones del CMB, con precisiones mejorando gradualmente y mejor. Estas pequeñas fluctuaciones se deben a pequeñas variaciones en la densidad del Universo inmediatamente después del Big Bang. Cualquier región que sea un poco más densa tiende a atraer más materia, y se vuelve aún más densa y atrae aún más material. Este proceso descontrolado es lo que llevó a la formación de las primeras estrellas y galaxias. Las propiedades de las fluctuaciones se han utilizado para ayudar a determinar la edad del Universo, de qué está hecho e incluso cómo podría terminar. A medida que las mediciones mejoran, nuestro conocimiento del Universo aumenta. Planck será un hito importante en nuestra comprensión, midiendo estas fluctuaciones con una precisión increíble y con mayor detalle en todo el cielo de lo que ha sido posible en el pasado.
COBE
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COBE -
WMAP -
Planck
Las tres imágenes de arriba muestran el cielo simulado según las resoluciones de COBE (lanzado en 1990), WMAP (lanzado en 2001) y Planck. Todas las imágenes tienen la misma escala de colores.