No muchas personas piensan en las microondas cósmicas mientras preparan sus alimentos para el almuerzo todos los días. El mismo tipo de radiación que utiliza un horno de microondas para eliminar un burrito ayuda a los astrónomos a explorar el universo. Es cierto: las emisiones de microondas del espacio exterior ayudan a echar un vistazo a la infancia del cosmos.
Cazando señales de microondas
Un conjunto fascinante de objetos emite microondas en el espacio. La fuente más cercana de microondas no terrestres es nuestro Sol. Las longitudes de onda específicas de las microondas que envía son absorbidas por nuestra atmósfera. El vapor de agua en nuestra atmósfera puede interferir con la detección de radiación de microondas desde el espacio, absorbiéndola y evitando que llegue a la superficie de la Tierra. Eso enseñó a los astrónomos que estudian la radiación de microondas en el cosmos a colocar sus detectores a gran altura en la Tierra o en el espacio.
Por otro lado, las señales de microondas que pueden penetrar las nubes y el humo pueden ayudar a los investigadores a estudiar las condiciones en la Tierra y mejorar las comunicaciones por satélite. Resulta que la ciencia de microondas es beneficiosa en muchos sentidos.
Las señales de microondas vienen en longitudes de onda muy largas. Detectarlos requiere telescopios muy grandes porque el tamaño del detector debe ser muchas veces mayor que la longitud de onda de radiación. Los observatorios de astronomía de microondas más conocidos están en el espacio y han revelado detalles sobre objetos y eventos hasta el comienzo del universo.
Emisores de microondas cósmicos
El centro de nuestra propia Via Láctea es una fuente de microondas, aunque no es tan extensa como en otras galaxias más activas. Nuestro agujero negro (llamado Sagitario A *) es bastante tranquilo, ya que estas cosas van. No parece tener un chorro masivo, y solo ocasionalmente se alimenta de estrellas y otros materiales que pasan demasiado cerca.
Pulsars (estrellas de neutrones giratorias) son fuentes muy fuertes de radiación de microondas. Estos objetos potentes y compactos solo son superados por los agujeros negros en términos de densidad. Las estrellas de neutrones tienen potentes campos magnéticos y rápidas tasas de rotación. Producen un amplio espectro de radiación, siendo la emisión de microondas particularmente fuerte. La mayoría de los púlsares generalmente se denominan "púlsares de radio" debido a sus fuertes emisiones de radio, pero también pueden ser "brillantes de microondas".
Muchas fuentes fascinantes de microondas se encuentran bastante fuera de nuestro sistema solar y galaxia. Por ejemplo, galaxias activas (AGN), impulsadas por agujeros negros supermasivos en sus núcleos, emiten fuertes explosiones de microondas. Además, estos motores de agujero negro pueden crear chorros masivos de plasma que también brillan intensamente en las longitudes de onda de microondas. Algunas de estas estructuras de plasma pueden ser más grandes que toda la galaxia que contiene el agujero negro.
La última historia cósmica de microondas
En 1964, los científicos de la Universidad de Princeton, David Todd Wilkinson, Robert H. Dicke y Peter Roll decidieron construir un detector para buscar microondas cósmicos. No fueron los únicos. Dos científicos de Bell Labs, Arno Penzias y Robert Wilson, también estaban construyendo un "cuerno" para buscar microondas. Dicha radiación se había predicho a principios del siglo XX, pero nadie había hecho nada para buscarla. Las mediciones de los científicos de 1964 mostraron un tenue "lavado" de radiación de microondas en todo el cielo. Ahora resulta que el tenue resplandor de microondas es una señal cósmica del universo primitivo. Penzias y Wilson llegaron a ganar un Premio Nobel por las mediciones y análisis que hicieron que confirmaron el fondo cósmico de microondas (CMB).
Finalmente, los astrónomos obtuvieron los fondos para construir detectores de microondas basados en el espacio, que pueden entregar mejores datos. Por ejemplo, el satélite Cosmic Microwave Background Explorer (COBE) realizó un estudio detallado de este CMB a partir de 1989. Desde entonces, otras observaciones realizadas con la sonda de anisotropía de microondas Wilkinson (WMAP) han detectado esta radiación.
El CMB es el resplandor del Big Bang, el evento que puso en marcha nuestro universo. Fue increíblemente caluroso y enérgico. A medida que el cosmos recién nacido se expandió, la densidad del calor disminuyó. Básicamente, se enfrió, y el poco calor que había se extendió por un área cada vez más grande. Hoy, el universo tiene 93 mil millones de años luz de ancho, y el CMB representa una temperatura de aproximadamente 2.7 Kelvin. Los astrónomos consideran esa temperatura difusa como radiación de microondas y usan las fluctuaciones menores en la "temperatura" del CMB para aprender más sobre los orígenes y la evolución del universo.
Charla tecnológica sobre microondas en el universo
Las microondas emiten a frecuencias entre 0.3 gigahercios (GHz) y 300 GHz. (Un gigahercio es igual a mil millones de hercios. Se utiliza un "Hertz" para describir cuántos ciclos por segundo se emite algo, con un Hertz siendo un ciclo por segundo.) Este rango de frecuencias corresponde a longitudes de onda entre un milímetro (una milésima de metro) y un metro. Como referencia, las emisiones de TV y radio emiten en una parte inferior del espectro, entre 50 y 1000 Mhz (megahercios).
La radiación de microondas a menudo se describe como una banda de radiación independiente, pero también se considera parte de la ciencia de la radioastronomía. Los astrónomos a menudo se refieren a la radiación con longitudes de onda en el infrarrojo lejano, microondas y bandas de radio de ultra alta frecuencia (UHF) como parte de la radiación "microondas", aunque técnicamente son tres bandas de energía separadas.