RADIAÇÃO CÓSMICA DE FUNDO

Fonte: NASA/WMAP

Você sabia que o Universo é banhado por uma radiação? A chamada radiação cósmica de fundo em micro-ondas (RCFM) que preenche  todo o universo é uma das grandes pedras de toque da teoria do Big Bang. Essa radiação foi emitida nos primórdios do universo, quando o mesmo era por demais quente e denso. 

O que é a Radiação Cósmica de Fundo?

Fonte: ESA and the Planck Collaboration

Produzida aproximadamente quando o Universo tinha 380 mil anos de idade, a RCFM é a radiação térmica - com temperatura de aproximadamente 2,73 kelvins -, oriunda dos primórdios do Universo. Essa radiação relíquia preenche, de forma quase uniforme, todo o Universo e tem um espectro de um corpo negro. Sua origem data da época cosmológica chamada "Recombinação". A Recombinação marca a história do Cosmos quando os fótons foram capazes de viajar livremente. À medida em que o Universo foi esfriando devido à expansão, os núcleos e elétrons juntaram-se para formar os primeiros átomos.  Antes da Recombinação, os fótons colidiam constantemente com os elétrons livres e eram espalhados, uma vez que o hidrogênio ainda não tinha sido produzido. Após a Recombinação, o Universo tornou-se transparente para os fótons, pois eles desacoplaram do plasma quente que constituía o Universo infante. Os fótons emitidos dessa época formam a RCFM.

A RCFM foi prevista teoricamente por George Gamow, Ralph Alpher e Robert Herman. Demonstraram que, devido à expansão cósmica, uma radiação em micro-ondas aproximadamente na temperatura de 5 kelvins preenchia de forma uniforme o Universo. O trabalho de Alpher e Herman sobre a "Nucleossíntese Primordial" foi essencial para a conclusão de que uma radiação relíquia estava presente no Universo atual. 

Descoberta da Radiação Cósmica de Fundo

Fonte: ROGER RESSMEYER / CORBIS

Em 1965, a radiação cósmica de fundo foi descoberta, acidentalmente, pelos radioastrônomos Arno Penzias e Robert Wilson dos laboratórios Bell nos Estados Unidos. A dupla de radioastrônomos utilizava uma antena, com o intuito de estudar a radiação emitida por radiogaláxias, mas um ruído persistente vindo de todas as partes não cessava. Tentaram de variadas formas eliminar as fontes do ruído, todavia o esforço foi em vão. Penzias e  Wilson até removeram um casal de pombos que tomou a antena como abrigo. Ao analisarem o ruído de micro-ondas, eles constataram que a fonte de interferência não tinha origem nem urbana e nem de fontes galáticas de dentro ou fora da Via Láctea. 

Felizmente, o grupo formado por Robert Dicke, Jim Pebbles, P. G. Roll e Dave Wilkinson planejavam a construção de uma antena para detectar a radiação cósmica de fundo. Durante o projeto da antena, Dicke foi informado sobre a detecção de Penzias e Wilson. Após o encontro dos dois grupos, ficou constatado que o ruído detectado era exatamente a RCFM. Imediatamente, Penzias e Wilson escreveram um artigo sobre a detecção experimental da RCFM, enquanto Dicke e colaboradores escreveram um outro artigo interpretando os dados coletados pela dupla de radioastrônomos.  Em 1978, Penzias e Wilson foram agraciados com o prêmio Nobel pela detecção da RCFM.

Referências

[1] What is the cosmic microwave background radiation?

[2]  Cosmic Microwave Background: Remnant of the Big Bang

[3] Cosmic Background Radiation

[4]  The Cosmological Background Radiation