Eposodio 69: Radiación cósmica de microondas

¡Un episodio nuevo cada lunes!

Transcripción de Comic

Pánel 1
Alkina: Si la pista tiene que ver con el enfriamento del Universo, entonces probablemente tenga que ver con la radiación cósmica de microondas.

Pánel 2
Alkina: ¿Puedes ver algo, Epo?
Beggrin: ¿Qué es esto?
Alkina: Esto es cómo se ve el Universo en radiación de microondas.

Pánel 3
EPO: Estoy detectando un rayo MASER proveniente de una estrella cercana. MASER: (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) O una amplificación de microondas debida a una emisión estimulada de radiación, llamada MASER por sus siglas en inglés
Beggrin: ¿Es un fenómeno natural?

Pánel 4
EPO: No detecto una fuente natural. Debe ser artificial.
Alkina: Vale la pena investigar más a fondo. Vayamos, Epo.

¿Qué significa eso?

Radiación cósmica de microondas – Es la radiación remanente del “Big Bang” y también se conoce como el CMB por sus siglas en inglés, o Cosmic Microwave Background. Fue producida cuando el Universo era muy joven, y su densidad y temperatura promedio eran mucho más altas que las de hoy en día. La expansión del Universo ha enfríado esta radiación a su temperatura actual de aproximadamente 2.7 kelvin (La unidad básica de temperatura del Sistema Internacional es el kelvin, y su símbolo es K. La unidad fue nombrada en honor al físico escosés del siglo XIX llamado William Thomson, a quien comúnmente se le conocía como Lord Kelvin).

MASER – Es una amplificación de microondas debida a una emisión estimulada de radiación cuyo nombre proviene de sus siglas en inglés Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Es un tipo de láser, o haz de luz coherente, el cual funciona en el rango electromagnético correspondiente a las microondas en lugar de al rango más energético de la luz visible.

¡En nuestra lengua por favor!

La radiación cósmica de microondas es una de las evidencias más concretas a favor de la Teoría del “Big Bang”. Esta teoría predice que nuestro Universo empezó en un estado muy denso y a muy alta temperatura, y que subsequentemente se expandió, eventualmente convirtiéndose en el frío y poco denso Universo que encontramos hoy en día. Si se utlizaran detectores de luz visible para observar regiones del espacio en el que no hay estrellas ni galaxias, difícilmente se vería algo. Sin embargo, si se observara la misma región en el rango del espectro electromágnetico correspondiente a las microondas, se vería una tenue iluminación. De hecho, esta iluminación está presente en todas direciones, similarmente a la iluminación azul del cielo en todas direcciones durante una tarde despejada. La distribución espectral de la radiación cósmica de fondo es precisamente llamada radiación térmica de Planck a una temperatura de 2.7 kelvin, ó 2.7 K. El hecho de que la radiación tiene una distribución espectral de Planck a una temperatura de tan solo unos cuantos kelvins es una predicción concreta de la teoría del “Big Bang”.

La radiación cósmica de microondas es muy fría. Su temperatura está dada normalmente en unidades kelvin, las cuales no son llamadas grados cómo lo son en las escalas de Celcius y Fahrenheit. En unidades kelvin, lo más frío que puede alcanzarse es cero kelvin, que es la temperatura a la cual se para todo movimiento dentro de la sustancia y es por esta razón que se le conoce como cero absoluto. Los efectos de la mecánica cuántica previenen a cualquier cosa alcanzar esta temperatura, pero sin embargo continua siendo una herramienta útil. Así que la radiación cósmica de microondas es tan fría cómo cualquier cosa puede serlo. En una escala de temperatura más común, 2.7 K es aproximadamente -270 grados centígrados ó -454 grados Fahrenheit. Esta temperatura puede considerarse como la temperatura promedio a la que se encuentra todo el Universo.

Las ondas cósmicas de microondas son similares, pero no tan energéticas, como aquéllas utilizadas en la cocina en los hornos de microondas. Las microondas de los hornos hacen vibrar a las moléculas de agua dentro de la comida para calentarla. Otras frecuencias de radiación de microondas pueden ser utilizadas para transmitir señales inalámbricas de Internet, de radio satelital e incluso algunas señales de telefonía celular.

Electromagnatic spectrum with microwave highlighted.

¿Eso es todo?

Cosmic Background Explorer – Esta página es de la primera misión de exploración de la radiación cósmica de microondas o COBE, por sus siglas en inglés (Cosmic Microwave Background Explorer).

The second CMB explorer – Esta página presenta la misión WMAP por sus siglas en inglés, Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, y se dedica al estudio de las anisotropías en la radiación de fondo.

Origin of the MASER – Esta página presenta información sobre la invención del MASER por el físico ganador del premio Nobel: Charles Townes.