sábado, 24 de mayo de 2014

Derecho al fondo

Más allá de los planetas, más allá de las estrellas, más allá de la Vía Láctea, atravesando el inimaginable vacío del espacio intergaláctico, más allá de las galaxias más lejanas, vemos la oscuridad de la noche. Negrura total, por lo menos en la parte visible de la luz. Pero un resplandor invisible y muy tenue nos llega de todos lados, como de un rescoldo muy muy frío. El rescoldo de una fogata apagada también tiene un brillo invisible. No podemos verlo, pero podemos sentirlo. Si acercamos la palma de la mano podemos sentir esa luz invisible, la radiación infrarroja. Pero el rescoldo del espacio es más frío aún, no es ni siquiera radiación infrarroja. No podemos sentirlo con la mano. Son microondas. Como si hubiera algo, un muro helado a 270°C bajo cero rodeándonos por todos lados. ¿Estamos encerrados?
 
La luz de todas esas estrellas, de todas esas galaxias, viene hacia nosotros con una velocidad finita, los famosos 300 mil kilómetros por segundo. De manera que cuanto más lejos miramos, más antiguo es lo que vemos. Ese muro helado de microondas viene del fondo de todo, es un fósil de 13800 millones de años de antigüedad.

Es el universo bebé. El universo cuando tenía apenas 380 mil años. ¿Bebé? Un bebé de 380 mil años... parece mucho. Pero comparémoslo con 13800 millones de años, la edad del universo. Así no parece tanto. Comparado con una vida humana de 80 años, son las primeras 20 horas de vida. Es realmente la edad de un bebé, ¡y un bebé muy joven!

Este rescoldo de radiación ancestral fue descubierto de casualidad por Arno Penzias y Robert Wilson el 20 de mayo de 1964, hace exactamente 50 años al momento de escribir estas líneas. Penzias y Wilson lo descubrieron con una antena en forma de cuerno, de 6 metros de largo, diseñada para detectar las ondas de radio reflejadas en los primeros satélites de comunicaciones (que eran simplemente unos globos metálicos gigantes en órbita, llamados Echo). La señal de estas comunicaciones era tan débil que se necesitaba conocer todas las posibles interferencias, tanto de otras antenas terrestres, de radio, de radar, etc, como de fuentes extraterrestres, el Sol, la Vía Láctea... Enfriaron el detector con helio líquido a -269°C, y barrieron el cielo en elevación. A pesar de sus esfuerzos (que incluyeron rasquetear la caca de las palomas que insistían en anidar en la acogedora antena) no lograban eliminar una persistente señal que, día y noche, les llegaba por igual de todo el cielo. Finalmente se convencieron de que era real, y expresaron su intensidad con la temperatura del cuerpo negro equivalente: 3K, 3 Kelvins, 270 grados Celsius bajo cero.

Un cuerpo negro a esa temperatura produce radiación electromagnética en todo el espectro, como ya hemos contado, con una forma muy precisa conocida desde la última Navidad del siglo XIX. El pico, el máximo de la intensidad de esta radiación, está en los 160 GHz, que corresponde a las microondas milimétricas (a diferencia de las estrellas como el Sol, que emiten más intensamente en la parte visible del espectro electromagnético). De todos modos, Penzias y Wilson midieron en una sola frecuencia centimétrica con su primitivo detector, 4080 MHz, según reza inocentemente el título de su trabajo en el Astrophysical Journal: A measurement of excess antenna temperature at 4080 Mcs.

Este fondo cósmico de microondas había sido predicho años antes por los cosmólogos que impulsaban la hipótesis que ya entonces se llamaba Big Bang para el origen del universo. Gamow, quien ya apareció por aquí, fue el primero, si no recuerdo mal. Las microondas de Penzias y Wilson vinieron como anillo al dedo. Hoy por hoy, 50 años después, son la mejor evidencia que tenemos de que el universo realmente comenzó con un Big Bang.

Al cumplirse un aniversario tan redondo, y aprovechando la nota de la semana pasada sobre el cuerpo negro, me parece adecuado contar algo sobre estas cosas. Son la piedra fundamental de la cosmología, y todo el mundo debería conocerlas como quien conoce, no sé, al Quijote, a Hamlet, a la Gioconda o la Quinta de Beethoven. Seguiré la próxima semana, a la misma batihora, y por el mismo baticanal...


Las fechas están redondeadas para claridad de la lectura. Para los curiosos y los fanáticos de las cifras exactas (entre los cuales no me incluyo): la edad del universo es de 13798 ± 37 millones de años (medida por el observatorio espacial Planck); el fondo cósmico de microondas se formó 377 mil años después en un fenómeno que se llama recombinación (pero no fue un momento exacto, fue un proceso rápido que no viene al caso).

La foto de la antena es de Wikipedia, usuario Fabioj.

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