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Radiação cósmica de fundo em micro-ondas: como isso prova a teoria do Big Bang?
A radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB), também conhecida como radiação residual, é a radiação de micro-ondas que preenche todos os cantos do universo observável. Quando usamos telescópios ópticos convencionais para observar as lacunas entre estrelas e galáxias, quase nenhuma luz é visível. No entanto, ao usar radiotelescópios sensíveis, emerge um brilho fraco de fundo que é quase uniforme e não está associado a nenhuma estrela ou galáxia. Este brilho é mais forte na região das microondas.
A descoberta da radiação cósmica de fundo em micro-ondas marca uma nova etapa na nossa compreensão da origem do universo, apoiando a visão central da teoria do Big Bang.
Em 1965, os radioastrônomos americanos Arno Penzias e Robert Wilson descobriram acidentalmente a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, o que também resumiu uma série de pesquisas científicas desde a década de 1940. De acordo com o modelo do universo do Big Bang, em seus primeiros dias, o universo estava cheio de uma densa e quente névoa de plasma de partículas subatômicas. À medida que o universo se expandia, esse plasma esfriou até o ponto em que os átomos se combinaram em hidrogênio neutro.
Uma vez formados esses átomos, o universo não espalhará mais a radiação térmica através do espalhamento de Thomson e se tornará transparente. Esse processo é chamado de período de recombinação, e os fótons liberados entram completamente em todos os cantos do universo.
No entanto, devido à expansão contínua do Universo, estes fotões sofrem um desvio cósmico para o vermelho e tornam-se menos energéticos.
A existência e a relativa uniformidade da radiação cósmica de fundo em micro-ondas tornaram-se evidências chave que apoiam o modelo do Big Bang.
Da descoberta ao estabelecimento do modelo teórico
A descoberta inicial da CMB gerou um intenso debate, com muitos cientistas propondo outras explicações possíveis, como a energia proveniente do interior do sistema solar, a radiação das galáxias e a radiação de múltiplas fontes de rádio no universo. Os cientistas precisam provar que a relação entre a intensidade e a frequência desta radiação de microondas é consistente com as propriedades de uma fonte de calor ou corpo negro. Este pedido foi realizado em 1968.
Além disso, se a radiação luminosa é uniforme em todas as direções também é um dos principais pontos de pesquisa. Foi finalmente provado em 1970 que esta radiação tem uma origem cósmica.
Características da radiação cósmica de fundo em micro-ondas
A radiação cósmica de fundo em micro-ondas exibe um espectro de corpo negro de aproximadamente 2,725 K, cuja uniformidade contrasta fortemente com a estrutura quase pontual de estrelas ou galáxias. Foi medido que o CMB exibe uma uniformidade de aproximadamente 1/25.000 em todas as direções, com uma variação quadrática média de 100 microkelvin. Embora as pequenas diferenças na CMB sejam ilusórias, muitos detalhes podem ser medidos com alta precisão, o que é crucial para as teorias cosmológicas.
Os dados observacionais da CMB fornecem-nos informações importantes sobre as propriedades físicas do Universo primitivo.
Com mais experiências, os cientistas mediram estas não uniformidades de temperatura utilizando muitas experiências terrestres e espaciais, como COBE, WMAP e Planck. Estas medições revelam estruturas características na CMB que estão relacionadas com as diversas interações de matéria e fótons antes da recombinação, resultando em padrões de blocos específicos que variam com o ângulo. A porção do espectro destas distribuições não uniformes representa o espectro de potência, mostrando uma série de picos e vales.
Conclusão: Iluminação da CMB
A existência da radiação cósmica de fundo em micro-ondas não só se tornou uma evidência chave para apoiar a teoria do Big Bang, mas também nos dá uma compreensão mais clara da origem e evolução do universo. de um estado incandescente para a forma de hoje. Através de investigação contínua e aprofundada, poderemos revelar mais segredos do Universo em observações futuras, permitindo-nos compreender melhor a nossa posição e papel?
