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Mar 24 2013

Planck y la radiación de fondo cósmico

Tal y como anunciamos en el post “Planck muestra el fondo cósmico de microondas con gran precisión” (http://www.vega00.com/2013/03/planck-muestra-el-fondo-cosmico-de.html), el pasado jueves la ESA anunció los resultados del Observatorio Espacial Planck, obtenidos durante más de 15,5 meses de observación, y gracias a los cuales, tenemos una imagen de fondo cósmico de microondas con una precisión inigualable hasta ahora y que supera en mucho a las misiones precedentes, COBE y WMAP.

Los resultados mostrados por Planck desvelan que el Universo es 100 millones de años mas viejo de lo que se creía hasta ahora. Pero los datos aportados no terminan aquí. Además ha permitido hacer una nueva estimación sobre la composición del Universo. Así, se estima que la materia tal y como la conocemos (y de la que estamos formados todos nosotros) forma únicamente el 4,9 % del mismo, mientras que un 26 % sería materia oscura y un 69,1 % de energía oscura.

Pero ¿qué es exactamente el fondo cósmico de microondas? En él se genera lo que nosotros observamos como radiación de fondo cósmico. La radiación de fondo cósmico que observamos actualmente es una imagen del Universo, cuando éste tenía únicamente 380.000 años. Esta época es denominada la época de la recombinación o época del desacople. Antes de esta época existían núcleos atómicos y electrones libres. A partir de esta época, la expansión del Universo permitió que los núcleos y los electrones se combinasen para formar los átomos.

El nombre de época del desacople procede del hecho de que la radiación se separó de la matería.

La radiación cósmica de fondo (o CBR, de Cosmic Background Radiation) fue predecida en 1948 por Gamow, y posteriormente en 1964 por Dicke. Si bien fue descubierta por Penzias y Wilson, el CBR fue detectado por primera vez en 1941 por Mckellar.

Las observaciones (principalmente del satélite COBE) establecieron que el CBR tiene esencialmente un perfecto espectro de cuerpo negro de Planck (ver figura del post), con una temperatura de 2,728 K y extremadamente isotrópico: en escalas angulares de aproximadamente 7º, la variación es únicamente de 1/100.000. El CBR, además constituye la justificación más importante del principio cosmológico por el cual el Universo es isotrópico en grandes distancias angulares. Actualmente, el pico del CBR se encuentra en la región de las microondas, si bien a medida que observamos hacia el pasado, la longitud de onda se hace menor y aumenta su temperatura, alcanzando los 10^9 K en los momentos de la nucleosíntesis primordial. Por ejemplo, en observaciones de quásares con z=2, se ha detectado que el CBR tiene una temperatura de 10 K, coincidiendo con los modelos establecidos.

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