¡Haz la primera luz del universo! Explicación científica de un fondo de microondas cósmico

Hace 13 800 millones de años, el universo nació de la explosión de la energía y una sustancia llamada Big Bang. Aunque este evento ocurrió en el pasado remoto, la radiación que incluso se tomó en una nadada en todo el cosmos hoy. Esto es lo que sabemos como fondo de microondas cósmico.

La luz del universo nació 380,000 años después de grandes explosiones. Es invisible hacia nuestros ojos, pero se descubre con los instrumentos correctos. Representa la foto más antigua y una de las herramientas más útiles que tenemos para conocer el origen del universo y su evolución desde entonces.

Las luces de primer viaje

La radiación de fondo de microondas cósmico (o CMB) es una luz muy antigua que llega a la tierra desde todas las direcciones. No podemos ver su simple simple vista porque su longitud de onda está en el rango de microondas, más allá del espectro visible. Hoy, su temperatura es muy baja, solo 2.725 grados Kelvin en el cero absoluto (-270,425 ° C). Es el resto del universo primitivo, la señal que permaneció cuando la luz es libre de viajar por primera vez.

En sus primeros momentos, el universo era muy grueso y caliente y la luz estaba atrapada. Los fotones chocaron constantemente con electrones libres, lo que evitaba avanzar. Cuando el cosmos se expandió y se enfrió, aproximadamente 380,000 años después de un alto golpe, los electrones se unieron a los protones para formar átomos neutros. Este proceso se llama recombinación.

Entonces los fotones son libres y comenzaron a viajar sin obstáculos. Nació la primera luz del universo. Esta luz, llamada fondo de microondas cósmico, continúa viajando desde entonces y llega a todas partes. Es una reliquia que nos brinda información muy valiosa sobre el origen del cosmos.

Un eco de la gran explosión

El descubrimiento de la radiación cósmica en el fondo de microondas fue un evento inesperado. En 1965, los físicos Arno Penzias y Robert Wilson trabajaron en el Laboratorio Bell en Nueva Jersey con una antena de comunicación satelital. Descubrieron una señal persistente e inexplicable de que no podían eliminar, sin importar dónde se mostraron.

Esa señal llegó a todas partes en el cielo, no relacionada con fuentes familiares. Pronto otros científicos interpretaron que era la radiación restante del Big Bang. Esta luz está atrapada cuando el universo era joven y grueso, pero fue liberado, y ahora se trata de nosotros después de viajar millones de años a través del cosmos.

Este hallazgo fue una prueba directa de la teoría del Big Bang. Descalló otras teorías de las teorías rivales y abrió una nueva era en cosmología. Desde entonces, el Fondo Cósmico se ha estudiado en detalle para descubrir los secretos de origen y evolución del universo.

El mapa más antiguo del cosmos

El fondo cósmico es la tarjeta más antigua que tenemos para el cosmos. Esta radiación proviene de todas las instrucciones. Gracias a ella, podemos renovar la imagen completa del cielo, ya que solo tenía 380,000 años. Cuando se analiza en detalle, los científicos han descubierto pequeñas variaciones a su temperatura, solo una parte de 100,000, que se llaman anisotropos.

Estas pequeñas variaciones reflejan las primeras fluctuaciones de densidad en el universo primitivo. Eran semillas que daban estrellas, galaxias y todas las estructuras cósmicas que conocemos hoy.

Estudiar anisotropía nos ayuda a comprender mejor la composición del universo, sus años, cómo son sus primeros momentos y su posterior expansión. Además, el fondo cósmico se usa para probar teorías clave, como la inflación cósmica, que describe una propagación rápida solo después de una gran explosión.

Algunos signos de este proceso, como las ondas gravitacionales isordiales, podrían dejar ciertas marcas en la polarización de CMB. Esto hace que esta ventana de radiación única para estudiar los fenómenos con energías que no podemos jugar en la Tierra.

Gracias a este estudio, también podemos medir con grandes parámetros precisos, como la curvatura del espacio, la cantidad de materia oscura y energía y la velocidad a la que se está expandiendo el universo.

Tecnología de investigación de antecedentes cósmicos

La detección de la radiación de fondo cósmica de precisión no es fácil. Es un signo muy débil que generalmente está cubierto con radiación de otras fuentes en el espacio. Para verlo, los telescopios espaciales se usan con sensores muy sensibles, que pueden registrar variaciones de pequeñas temperaturas en el cielo.

Estos instrumentos deben estar lejos de la interferencia, como la atmósfera de la Tierra o la emisión de emisiones humanas. Por lo tanto, muchos en lugares remotos, como el desierto de Atacam, en Chile o Antarctics, o incluso en satélites para orbitar fuera del país, como Haions Cobe, VMAP o Planck.

En la Universidad de Ovied, también participamos en el VBC Studio. Creamos métodos basados ​​en la inteligencia artificial para analizar mejor sus datos. Esto nos ayuda a separar la señal original y la interferencia de ruido. Por lo tanto, contribuimos a la renovación de lo que era el universo en sus primeros momentos y algunos de los grandes temas de la cosmología moderna.

Aunque ya sabemos mucho, el fondo cósmico todavía mantiene secretos. Mida su polarización o detección de señales de ondas gravitacionales primarias continúe resolviendo desafíos. Un día vemos la luz.