Así funciona la radiación de fondo de microondas

La teoría del Big Bang predice que el universo primitivo era muy caliente y que a medida que se expande, el gas dentro de él se enfría. De manera que, el universo debería estar lleno de radiación que es el calor remanente que quedó del Big Bang. Este calor, también es conocido como radiación de fondo de microondas cósmico.

El origen del fondo de microondas cósmico

Debido a que el universo estuvo muy caliente durante la mayor parte de su historia temprana, no había átomos en el universo primitivo, solo electrones y núcleos libres. Los fotones cósmicos de fondo de microondas se dispersan con facilidad de los electrones. Por lo que estos fotones vagaron a través del universo temprano, de la misma manera que la luz óptica vaga a través de la niebla densa. Este proceso de dispersión se denomina espectro de fotones térmico.

Eventualmente, el universo se enfrió lo suficiente para que los protones y electrones se combinaran y formaran hidrógeno neutro. Esto ocurrió 400 mil años después del Big Bang. Los fotones cósmicos de fondo de microondas interactúan de forma muy débil con hidrógeno neutro, lo que les permite viajar en línea recta.

Una de las características que más llaman la atención sobre el fondo de microondas es su uniformidad. Los cosmólogos pueden detectar fluctuaciones en la temperatura cósmica de fondo de microondas con instrumentos muy sensibles.

Al estudiar estas fluctuaciones, los cosmólogos son capaces de aprender sobre el origen de las galaxias y sus estructuras a gran escala. Pero también pueden medir parámetros básicos de la teoría del Big Bang.

La radiación de fondo de microondas

Hoy la radiación de fondo de microondas es muy fría, apenas 2,275º por encima del cero absoluto. De manera que esta radiación brilla principalmente en la porción de microondas del espectro electromagnético y es invisible a simple vista.

Pero el universo está lleno de esta radiación y podemos detectarla en cualquier lugar. Si pudiéramos ver microondas, todo el cielo brillaría de una forma uniforme en todas las direcciones. Y, debido a que es tan uniforme es que se permite interpretar como un calor remanente del Big Bang. Ya que no existe otra fuente local de radiación que sea así de uniforme.

¿Por qué es importante estudiar la radiación de fondo de microondas?

Debido a que la luz viaja a una velocidad finita, los astrónomos al observar objetos distantes miran al pasado. La mayoría de las estrellas que son visibles a simple vista en el cielo están a una distancia entre 10 y 100 años luz. De manera que, vemos estos objetos como fueron hace 10 o 100 años. Los astrónomos que observan galaxias distantes con el Telescopio Espacial Hubble, pueden verlas tal y como estaban unos pocos de miles de millones de años después del Big Bang.

La radiación, se emitió hace 13.700 millones de años, apenas unos pocos cientos de miles de años después del Big Bang. De manera que, al estudiar propiedades físicas detalladas de la radiación es posible aprender acerca de las condiciones del universo en escalas muy grandes y tiempos muy tempranos.

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