Edad del universo
¿Qué es Planck y qué estudia? Planck es un observatorio espacial de la Agencia Espacial Europea que observa el Universo en longitudes de onda comprendidas entre 0,3 mm y 11,1 mm (correspondientes a frecuencias entre 27 GHz y 1 THz), abarcando ampliamente los dominios del infrarrojo lejano, las microondas y la radio de alta frecuencia. El objetivo principal de la misión es estudiar el fondo cósmico de microondas -la radiación relicta que queda del Big Bang- en todo el cielo con una sensibilidad y resolución mayores que nunca. Planck es, por tanto, como una máquina del tiempo, que ofrece a los astrónomos una visión de la evolución desde el nacimiento de nuestro Universo, hace casi 14.000 millones de años.
¿Por qué es tan importante estudiar el fondo cósmico de microondas? El fondo cósmico de microondas (CMB) es lo más atrás en el tiempo que podemos explorar utilizando la luz. Se formó unos 380.000 años después del Big Bang y en él están impresas las semillas a partir de las cuales se formaron las estrellas y galaxias que vemos hoy. En el patrón de la radiación se esconde una compleja historia que ayuda a los científicos a comprender la historia del Universo, tanto antes como después de que se liberara el CMB.
Radiación cósmica de fondo TV estática
Según la teoría del Big Bang, las temperaturas y presiones durante los primeros ~300.000 años del Universo eran tales que los átomos no podían existir. En su lugar, la materia se distribuía en forma de plasma altamente ionizado, muy eficaz para dispersar la radiación. El resultado fue que la información (fotones) del Universo primitivo quedó atrapada en una “niebla” impenetrable que, a día de hoy, oculta estos primeros tiempos a los astrónomos.
Sin embargo, a medida que el Universo se expandía, su temperatura y densidad descendieron hasta un punto en el que los núcleos atómicos y los electrones pudieron combinarse para formar átomos. Esto se conoce como la época de la recombinación, y es en este momento cuando los fotones pudieron por fin escapar de la niebla del Universo primitivo y viajar libremente. La “radiación cósmica de fondo de microondas” (CMB) es el registro de estos fotones en el momento de su huida.
Detectada por primera vez por Arno Penzias y Robert Wilson en 1965, la CMB es una de las pruebas más concluyentes a favor del Big Bang. En concreto, la teoría del Big Bang predice ciertas características para la radiación que quedó tras el nacimiento del Universo, todas ellas confirmadas por el CMB:
Cmb
El fondo cósmico de microondas (CMB) es el remanente refrigerado de la primera luz que pudo viajar libremente por el Universo. Esta radiación “fósil”, la más lejana que puede ver cualquier telescopio, se liberó poco después del “Big Bang”.
La radiación CMB se descubrió por casualidad en 1965. Penzias y Wilson, dos radioastrónomos de Estados Unidos, registraron en su radiotelescopio una señal que no podía atribuirse a ninguna fuente precisa en el cielo.Aparentemente procedía de todas partes con la misma intensidad, de día o de noche, en verano o en invierno. Llegaron a la conclusión de que la señal tenía que proceder de fuera de nuestra Galaxia. Procedía casi del origen del Universo.
Los científicos consideraron su descubrimiento como una prueba sólida de la teoría del “Big Bang”. Esta teoría predecía que la “onda expansiva” de aquella explosión primigenia seguiría siendo detectable como un sutil “fondo de pantalla” procedente de todas partes detrás de todas las galaxias, cuásares y cúmulos de galaxias.Hoy en día, el modelo del Big Bang sigue siendo el único capaz de explicar de forma convincente la existencia del CMB. Según este modelo, el Universo comenzó con una fase muy densa y caliente que se expandió y se enfrió; durante varios cientos de miles de años la temperatura fue tan alta que no se pudieron formar átomos neutros.La materia estaba formada principalmente por neutrones y partículas cargadas (protones y electrones). Los electrones interactuaban estrechamente con las partículas de luz, por lo que la luz y la materia estaban estrechamente acopladas en aquella época (es decir, la luz no podía viajar una gran distancia en línea recta). Por tanto, la luz no podía propagarse y el Universo era opaco.
Fondo cósmico de neutrinos
La radiación del Fondo Cósmico de Microondas (CMB, por sus siglas en inglés) es un tenue resplandor de luz que llena el universo y que llega a la Tierra desde todas las direcciones con una intensidad casi uniforme. Es el calor residual de la creación, el resplandor del Big Bang, que ha atravesado el espacio en los últimos 14.000 millones de años, como el calor de una roca calentada por el sol, que se irradia por la noche.
Desde principios del siglo XX, dos conceptos han transformado la forma en que los astrónomos piensan sobre la observación del universo. El primero es que es fantásticamente grande; la porción del universo visible hoy es una esfera de casi 15.000 millones de años-luz de radio, y eso, creemos, es sólo la punta del iceberg. La segunda es que la luz viaja a una velocidad fija. Una simple consecuencia de estas ideas es que, a medida que se observan objetos cada vez más lejanos, se ve cada vez más atrás en el tiempo, a veces muy atrás. Por ejemplo, cuando vemos brillar a Júpiter en el cielo nocturno, estamos retrocediendo una hora en el tiempo, mientras que la luz de las galaxias lejanas captada hoy por los telescopios se emitió hace millones de años.