Miércoles 1 de julio de 2015
Cuando en 1964 Arno Penzias y Robert Woodrow Wilson, ingenieros de Bell Labs, intentaban arduamente resolver ciertos problemas técnicos de su antena para comunicaciones transoceánicas, jamás sospecharon qué sería ese extraño "hizz" (o ruido) que contaminaba la señal a donde fuera que apuntaran la antena. Era nada menos que el brillo remanente del Big Bang o la radiación del fondo cósmico de microondas (CMB por sus siglas en inglés). ¡Una señal proveniente casi del comienzo mismo de universo!
Y no lo supieron sino hasta meses después cuando se encontraron con Robert Dicke, en Princeton. Él llevaba varios años tras la huella de esta misteriosa radiación y no pudo más que reconocer su derrota al no ser el primero en probar esta teoría. Como consecuencia, Penzias y Wilson obtendrían el Nobel de física. Su descubrimiento cambió para siempre a la ciencia. El CMB no sólo demostró que el universo tuvo un comienzo, y por tanto tiene una edad, sino también ha permitido entender su composición, estructura e historia, consolidando lo que hoy aceptamos como el modelo cosmológico estándar.
Pero, ¿qué es el fondo cósmico de microondas?
Si miramos por un telescopio, el universo lejano aparece plagado de galaxias separadas por enormes volúmenes de vacío, conformando un entretejido conocido como la estructura a gran escala del universo. Pero las galaxias no están quietas, éstas se alejan unas de otras coordinadamente en todas direcciones en un cosmos que se expande. Esto hizo a los científicos conjeturar, hace poco menos de un siglo, que en el pasado éste debió haber sido mucho más pequeño, denso y caliente, concentrándose todo en un solo punto, dando así origen a la teoría del Big Bang.
Imagínense un universo tan pequeño que toda la materia se tocara entre sí como en una gran sopa caliente. A medida que ésta se expande también se enfría, similar a lo que le ocurre a un gas. En este proceso se fueron formando las partículas y átomos, como ocurre en un acelerador de partículas o en una bomba de fusión nuclear, deteniéndose eventualmente cuando la temperatura descendió lo suficiente.
Unos 300.000 años después del principio, éste se enfrió lo suficiente como para que los electrones (que interactúan con la luz) se acoplaran a los protones formando hidrógeno neutro, eliminando así la barrera que impedía a la luz viajar y volviendo al universo transparente de un momento a otro. Es así como, un año después de dicho instante, un observador vería los fotones emitidos a un año luz de distancia; mil años después, vería fotones emitidos a mil años luz de distancia, y así sucesivamente hasta hoy donde vemos fotones emitidos a la "edad del universo" luz de distancia. Esto ocurre en todas direcciones. Esta radiación la que llamamos CMB y es la luz más antigua que existe.
El brillo antes mencionado fue emitido principalmente como luz (longitud de onda corta), como en el fuego, pero sin embargo nos llega en longitudes de onda larga (microondas). Esto se debe al extremo corrimiento al rojo que ha sufrido esta radiación producto de la expansión de universo, como si las ondas hubieran sido estiradas junto con el resto.
Como pueden imaginar, este fósil astronómico nos trae información invaluable sobre las propiedades del universo temprano, siendo una fotografía del instante preciso en que se volvió transparente y que revela las condiciones iniciales del cosmos donde vivimos.
