Cosmic microwave background

A radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB) é o eco do Big Bang, uma radiação fóssil que preenche todo o universo e cuja detecção confirmou a teoria da expansão cósmica.

Sobre o tema

A radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB, na sigla em inglês) é a radiação eletromagnética mais antiga observável, emitida cerca de 380 mil anos após o Big Bang, quando o universo esfriou o suficiente para que prótons e elétrons se combinassem em átomos neutros, permitindo que a luz viajasse livremente. Essa radiação foi prevista teoricamente por George Gamow e colaboradores na década de 1940, mas só foi descoberta acidentalmente em 1965 por Arno Penzias e Robert Wilson, nos Estados Unidos, enquanto testavam uma antena de micro-ondas. Eles detectaram um ruído uniforme vindo de todas as direções, correspondente a um corpo negro a aproximadamente 3 K (kelvins). Esse achado rendeu-lhes o Prêmio Nobel de Física em 1978 e forneceu evidência cruciais para o modelo do Big Bang, em detrimento de teorias concorrentes como o estado estacionário.

O espectro da CMB é o de um corpo negro quase perfeito, com temperatura média de 2,725 K, mas apresenta minúsculas variações (anisotropias) da ordem de uma parte em 100 mil. Essas flutuações, mapeadas com precisão pelos satélites COBE (1989), WMAP (2001) e Planck (2009), são as sementes das estruturas cósmicas: galáxias, aglomerados e filamentos. O mapa da CMB, frequentemente exibido em cores falsas que representam variações de temperatura (vermelho para regiões ligeiramente mais quentes, azul para mais frias), é uma das imagens mais importantes da cosmologia moderna. Ele revela a geometria plana do universo, a composição de matéria e energia escura, e apoia a teoria da inflação cósmica, que postula uma expansão exponencial nos primeiros instantes do Big Bang.

A CMB permite aos astrônomos estudar o universo primordial com altíssima precisão, testando modelos de física de partículas e gravitação. O satélite Planck, da Agência Espacial Europeia, produziu o mapa mais detalhado até hoje, com resolução angular de 5 minutos de arco e sensibilidade a polarizações que ajudam a investigar ondas gravitacionais primordiais. As observações da CMB também definem a idade do universo em 13,8 bilhões de anos e confirmam que a expansão cósmica está se acelerando. Para o público geral, a imagem da CMB se tornou um ícone científico, representando o horizonte visível do cosmos e a primeira luz que emergiu após o Big Bang.

Perguntas frequentes

O que é a radiação cósmica de fundo em micro-ondas?

É a radiação fóssil do Big Bang, emitida quando o universo tinha cerca de 380 mil anos. Trata-se de um banho de micro-ondas uniforme que preenche todo o espaço, hoje com temperatura de 2,725 K.

Como foi descoberta a radiação cósmica de fundo?

Foi descoberta acidentalmente em 1965 pelos cientistas Arno Penzias e Robert Wilson, do Bell Labs, enquanto calibraram uma antena de micro-ondas. Eles perceberam um ruído persistente vindo de todas as direções e, após consultar físicos teóricos, entenderam que se tratava do sinal previsto do Big Bang.

Qual a importância da radiação cósmica de fundo para a cosmologia?

Ela fornece a evidência mais forte do modelo do Big Bang, permite medir a idade, geometria e composição do universo, além de revelar as sementes das galáxias. As anisotropias mapeadas por satélites como Planck ajudam a testar teorias de inflação e física fundamental.