La radiacion cósmica de fondo

Tema en 'Foro Libre' iniciado por GALUMIS, 25 Jun 2009.

  1. GAL

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    La radiación cósmica de fondo fue predicha en el año 1948, a través de una nota publicada en la revista Nature suscrita por Ralph Alpher y Robert Herman. Si, como estimaba Gamow, la temperatura del universo había sido de mil millones de grados tres minutos después del Big Bang, entonces -como un recipiente retirado del fuego y puesto a un lado para que se enfríe- el cosmos debería mostrar todavía signos de esta primitiva fase supercaliente. Debido a la constante expansión del universo a lo largo de miles de millones de años, esta radiación de alta energía y corta longitud de onda, que ocupaba todo el espaciotiempo, se tensaría gradualmente, o se correría al rojo, convirtiéndose en una radiación de baja energía y larga longitud de onda. Alpher y Herman calcularon que el espacio debería de estar actualmente bañado por un mar de energía electromagnética que, en términos del cuerpo negro, tiene una temperatura de unos cinco grados por encima del cero absoluto, o cinco grados KeIvin.

    Esto constituía una rareza en cosmología.... una hipótesis comprobable. La radioastronomía era una ciencia bisoña en 1948, pero incluso entonces era posible girar una antena hacia el cielo y tomar una lectura. La radiación a cinco grados KeIvin se registraría en diferentes cantidades a diferentes longitudes de onda en la gama de las microondas, desde los tres centímetros a una centésima de centímetro.
    Alpher y Herman -en sus periódicas reuniones de trabajo- se dice que discutieron la factibilidad de realizar el experimento, pero jamás sugirieron efectuarlo. Nadie se molestó tampoco en buscar las señales: La mayoría de los astrónomos dedicados a la observación desconocían la predicción porque jamás habían visto el artículo. «Era uno de esos asuntos que se muerden la cola», dijo un físico, comentando la posibilidad perdida.

    El campo de la cosmología «no era tomado en serio debido a la falta de datos cruciales, y faltaban datos cruciales porque no era tomado en serio».
    Pero la radiación cósmica de fondo suma a su haber otra curiosidad histórica. En efecto, Robert Dicke, un físico de la Universidad de Princeton, había detectado realmente la radiación cósmica de fondo en 1946, dos años antes de que fuera predicha. Trabajando con un equipo especial de medición que él mismo había desarrollado, Dicke descubrió una radiación con una temperatura algo por debajo de los veinte grados Kelvin, el límite inferior de la precisión de sus instrumentos. Informó de su descubrimiento en un ensayo que apareció en la Physical Review, pero, no teniendo ninguna explicación para el fenómeno, lo apartó de su mente.
    Dicke no recordó esta observación cuando empezó a trabajar en modelos cosmológicos un par de décadas más tarde, a principios de los años sesenta. Aunque prácticamente no sabía nada acerca de las teorías y predicciones iniciales del Big Bang, llegó por sí mismo a la conclusión de que tenía que existir alguna radiación fósil de la infancia del universo.

    Pidió a un compañero investigador de Princeton, James Peebles, que viera lo que podía conseguir en términos de números precisos, y Peebles vino con una cifra de diez grados Kelvin para la radiación del entorno cósmico. Luego Dicke pidió a otros a otros dos investigadores de Princeton, Peter Roll y David Wilkinson, que vieran si podían conseguir hallar la radiación perdida. Para ello, Roll y Wilkinson construyeron una antena en el tejado del edificio de geología de Princeton.

    Paralelamente, no muy lejos de Princeton, en una localidad cercana a Holmdel, Nueva Jersey, un par de radioastrónomos de los Laboratorios de la Bell Telephone habían topado con algo peculiar. Arno Penzias era un judío polaco cuya familia había escapado de Alemania justo antes de que estallara la Segunda Guerra Mundial. Estudió física en el City College de Nueva York, obtuvo su doctorado en Columbia en 1961, y luego consiguió un trabajo en los Laboratorios Bell. En 1963 se le unió Robert Wilson, un tejano que había estudiado en la Universidad Rice de Houston y en el Caltech de Pasadena. Wilson había asistido a un curso de cosmología en el Caltech dado por Hoyle, que se hallaba por aquel entonces en visita de conferencias, y el estudiante se había convertido en un creyente de la teoría del estado estacionario. Como Dicke, tanto Penzias corno Wilson no sabían nada del trabajo de Gamow. Los dos científicos tenían a su disposición una radioantena que había sido usada recientemente para probar algunos primitivos satélites de comunicaciones, y esperaban usar el instrumento para radioastronomía de alto calibre. En consecuencia, se dedicaron a corregir algunas deficiencias en la antena, pero, no importaba lo que hicieran, seguían obteniendo lecturas de radiación de microondas a unos tres grados Kelvin. En aquel punto pensaron que el problema era causado por unas palomas que habían anidado en el cuerno de la antena. Pero cuando fueron
    expulsadas las aves, la radiación siguió.


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    Los radioastrónomos Robert Wilson y Arno Penzias, en el año 1965, detectaron sin saberlo la radiación de microondas del flash primordial. Usando la antena en forma de cuerno de la foto que insertamos arriba, creyeron haber captado un ruido al azar, pero el físico Robert Dicke de la Universidad de Princeton, reconoció la señal como lo que era.


    Por casualidad, Penzias mencionó el problema a un compañero investigador. Bernard Burke, del Instituto de Tecnología de Massachusetts. Burke dijo que un amigo suyo acababa de oír a Peebles dar una conferencia sobre la conjetura cosmológica en Princeton. Quizá, sugirió Burke, los dos grupos debieran entrar en contacto. Cuando lo hicieron, Penzias y Wilson reaccionaron con el equivalente intelectual de un encogimiento de hombros: No podían comprender por qué los muchachos de Princeton se mostraban tan excitados acerca de su exceso de tres grados Kelvin.
    De todos modos, a petición de Dicke, Penzias y Wilson escribieron un informe que fue publicado en el número de julio de 1965 del Astrophysical Journal. El ensayo no atribuía ningún significado al descubrimiento, y se limitaba a enviar a los lectores a otro artículo de Princeton que aparecía en el mismo número y que ofrecía una posible explicación. Ninguno de los dos artículos mencionaba los ensayos clave de 1948 que predecían la existencia de la radiación de fondo, una falta de reconocimiento que, comprensiblemente, molestó a Gamow y a otros. Mediciones posteriores confirmaron la evidencia: que el universo visible de galaxias y estrellas se halla permeado por una radiación a 2,7 grados Kelvin, el eco perceptible de la creación. En lo que a la mayoría de científicos se refería, el Big Bang había ganado.

    Cuando el crédito de la teoría del Big Bang fue finalmente reconocido por el comité del premio Nobel en 1978, muchos de sus actores principales habían desaparecido ya de la escena. Lemaître, el hombre que empezó a hacer rodar la bola, que por encima de todo había deseado descubrir un modelo cosmológico que encajara con el universo real, supo del descubrimiento de la radiación cósmica de fondo poco antes de su muerte en 1966. Gamow murió en 1968. Puesto que el premio sólo se concedía a científicos vivos, el comité seleccionó a Penzias y Wilson, los dos investigadores que habían hallado la prueba de la teoría ignorando completamente a Lemaître, Gamow y todos los demás que la habían modelado.

    En el momento de la concesión del premio, cosmólogos de todo el mundo estaban investigando la teoría del Big Bang cada vez con más detalle. Las circunstancias de los primeros estadios del Big Bang fueron elaboradas en 1967 por un equipo de teóricos que incluía a William Fowler y Fred Hoyle. En la década de 1970 su descripción fue institucionalizada como el modelo estándar, la base para la comprensión de la estructura evolutiva y la dinámica del universo. Lemaître habría apreciado el esfuerzo. «De pie sobre las frías cenizas -escribió en 1950-, vernos el lento apagar de los soles, e intentamos recordar el desvanecido brillo del origen de los mundos.»

    La radiación cósmica de fondo es una reliquia del flash primordial. Se detecta manifestada como misterioso «resplandor milimétrico» que proviene de todas las direcciones del cielo. Corresponde por entero a las previsiones de Gamow. Mediciones ulteriores justifican aún más esta identificación. Se había detectado por fin la «radiación fósil» que las observaciones de Hubble, combinadas con la cosmología de Einstein, de Lemaître y de Friedmann, imponen a los astrónomos.
    Con la detección de la «radiación cósmica de fondo», la comunidad física, antes poco dada a las especulaciones cosmológicas, reacciona con entusiasmo. El universo del pasado se convierte en ese laboratorio ideal donde se alcanzan energías extravagantes, que superan ampliamente los sueños de los ingenieros más ambiciosos.

    Después de las observaciones de Edwin Hubble, esta detección de Penzias y Wilson marca un segundo tiempo fuerte de nuestro itinerario cosmológico. Es difícil sobreestimar su importancia. Confirma de modo soberbio la tesis de un universo dinámico, en expansión y enfriamiento desde hace varios miles de millones de años. En lo sucesivo, la gran mayoría de los físicos y astrofísicos ya la consideran inevitable.

    Recordemos el razonamiento de Gamow. Si la imagen de un universo que se enfría, como sugiere el movimiento de las galaxias, es justa, y si se justifica remontarse en el pasado hasta la era ardiente, entonces debe existir en el universo actual una huella de esa época bajo la forma de radiación milimétrica.

    fuente:astrocosmo
     

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