La radiación de fondo de microondas (en inglés, cosmic microwave background o CMB) fue descubierta por Penzias y Wilson en 1965 y tiene una temperatura de 2,73 grados Kelvin (K); de hecho, los teóricos de la Gran Explosión predijeron la radiación cósmica de microondas con un espectro de cuerpo negro sobrante de la bola incandescente del Big Bang. El prominente teórico Gueorgui Antónovich Gamov anticipó una temperatura de microondas de 5 K en 1948, 7 K en 1955 y 50 K en 1961, y en términos de densidad de energía, que se transforma a la cuarta potencia de la temperatura, la predicción de 50 K resulta en un valor 113.000 veces más elevado. Los defensores del Big Bang prefieren citar los 5 K predichos por Alpher y Herman (estudiantes de Gamov) en 1948, pero se olvidan de mencionar que un año más tarde la corrigieron a 20 K, al tiempo que se ignoran todas las evaluaciones más precisas de la temperatura de fondo por científicos contrarios al Big Bang. Walther Nernst dio una estimación de 0,75 K en 1938; en 1926 Arthur Eddington calculó que la luz estelar daría una temperatura de fondo de 3,2 K; para la década de 1930, Ernst Regener concluyó que el espacio intergaláctico tenía una temperatura de fondo de 2,8 K, y en 1941 Andrew McKellar la determinó en 2,3 K.
El espectro de la radiación de fondo de microondas medido por el instrumento FIRAS en el satélite COBE es el espectro de cuerpo negro medido con más precisión en la naturaleza. Las variables y el error estándar están ocultados por la curva teórica.
De acuerdo con la teoría del Big Bang, la CMB es el residuo de la luz emitida unos 380.000 años después de ese estallido colosal, cuando la radiación se separó de la materia, lo que significa que la temperatura bajó lo suficiente (3.000 K) para que los electrones y los núcleos formasen átomos de modo que la radiación pudiera expandirse libremente por el espacio. Supuestamente, la radiación infrarroja liberada en ese momento se ha desplazado hacia el rojo en un factor de más de 1.000, por lo que ahora es la radiación de microondas. La suavidad y el espectro casi perfecto del cuerpo negro del CMB son generalmente citados como confirmaciones de la Gran Explosión, pero si la radiación realmente ha estado recorriendo el espacio durante más de 13 mil millones de años e interactúa con estructuras galácticas parece mucho más probable que su espectro estuviera disperso y distorsionado.
La uniformidad extrema del CMB se interpreta en el sentido de que la materia en el Universo temprano del Big Bang debe haberse distribuido en una forma increíblemente suavizada, lo que hace que sea extremadamente difícil explicar cómo el universo terminó teniendo tantos bultos. En abril de 1992 se anunció que el Explorador de Fondo Cósmico (COBE) de la NASA había encontrado pequeñas fluctuaciones o «ondas» en la radiación de fondo, supuestamente causadas por variaciones cuánticas en el universo inicial. Sin embargo, las modificaciones de temperatura eran muchísimo más vastas en extensión para ser antepasados de las galaxias y los cúmulos observados hoy, y no excedían las 30 millonésimas de grado, demasiado minúsculas para constituir las simientes a partir de las que se forman las estructuras. De esta forma, aunque los hallazgos fueron recibidos por los «big-bangers» (el líder del equipo COBE dijo que era como «ver el rostro de Dios»), «al mismo tiempo tiraron a la basura la mayoría de los modelos específicos de los cosmólogos para la formación del universo».
Desde entonces, se han hecho otras mediciones de CMB mediante la Sonda de Anisotropía de Microondas Wilkinson (WMAP) y diversos experimentos con globos y en bases terrestres, al tiempo que se gastan millones de dólares en este proyecto con el objeto de encontrar respaldos para el Big Bang. Los principales cosmólogos aseveran que los datos confirman plenamente todos los aspectos de dicha teoría y les han permitido determinar la edad del universo (13,75 mil millones de años), las cantidades de materia oscura y energía oscura físicamente indetectables y otros numerosos parámetros con una precisión sin precedentes.
Pierre-Marie Robitaille, experto en imágenes de resonancia magnética, ha presentado una evaluación detallada y concluyente de los proyectos COBE y WMAP. El satélite WMAP adquiere señales en cinco frecuencias de microondas, y para crear imágenes de las fluctuaciones de microondas o anisotropías, se hacen intentos para eliminar la señal contaminante de primer plano de nuestra galaxia, que es 1.000 veces más intensa que la señal de interés, la cual a su vez está sujeta a variaciones anuales significativas. El equipo de WMAP aplica métodos complejos y arbitrarios de manipulación matemática para «limpiar» y combinar las imágenes en bruto, pero no tiene forma de verificar si las «características» que quedan son realmente de origen cosmológico o el producto de procesamiento de datos, por lo que las figuras no cumplen con las normas aceptadas en la investigación de imágenes médicas. «A partir de los 5 grupos básicos se puede generar un número infinito de mapas», dice Robitaille; «no hay una solución única y por lo tanto cada mapa es indistinguible del ruido». Esto significa que todos los parámetros clave de la teoría del «Big Bang» que se han derivado de las anisotropías de microondas «están desprovistos de verdadero significado, precisamente porque las imágenes son tan poco fiables».
Robitaille sostiene que aún no se ha descartado que la señal de microondas medida por varios satélites, y en fecha más reciente por el Planck, provenga principalmente de los océanos en nuestro planeta. El agua es un poderoso absorbente y emisor en las bandas de microondas e infrarrojo lejano, y posteriormente las emisiones oceánicas son dispersadas por la atmósfera.
La uniformidad extrema del CMB se interpreta en el sentido de que la materia en el Universo temprano del Big Bang debe haberse distribuido en una forma increíblemente suavizada, lo que hace que sea extremadamente difícil explicar cómo el universo terminó teniendo tantos bultos. En abril de 1992 se anunció que el Explorador de Fondo Cósmico (COBE) de la NASA había encontrado pequeñas fluctuaciones o «ondas» en la radiación de fondo, supuestamente causadas por variaciones cuánticas en el universo inicial. Sin embargo, las modificaciones de temperatura eran muchísimo más vastas en extensión para ser antepasados de las galaxias y los cúmulos observados hoy, y no excedían las 30 millonésimas de grado, demasiado minúsculas para constituir las simientes a partir de las que se forman las estructuras. De esta forma, aunque los hallazgos fueron recibidos por los «big-bangers» (el líder del equipo COBE dijo que era como «ver el rostro de Dios»), «al mismo tiempo tiraron a la basura la mayoría de los modelos específicos de los cosmólogos para la formación del universo».
Desde entonces, se han hecho otras mediciones de CMB mediante la Sonda de Anisotropía de Microondas Wilkinson (WMAP) y diversos experimentos con globos y en bases terrestres, al tiempo que se gastan millones de dólares en este proyecto con el objeto de encontrar respaldos para el Big Bang. Los principales cosmólogos aseveran que los datos confirman plenamente todos los aspectos de dicha teoría y les han permitido determinar la edad del universo (13,75 mil millones de años), las cantidades de materia oscura y energía oscura físicamente indetectables y otros numerosos parámetros con una precisión sin precedentes.
Representación artística de WMAP
Pierre-Marie Robitaille, experto en imágenes de resonancia magnética, ha presentado una evaluación detallada y concluyente de los proyectos COBE y WMAP. El satélite WMAP adquiere señales en cinco frecuencias de microondas, y para crear imágenes de las fluctuaciones de microondas o anisotropías, se hacen intentos para eliminar la señal contaminante de primer plano de nuestra galaxia, que es 1.000 veces más intensa que la señal de interés, la cual a su vez está sujeta a variaciones anuales significativas. El equipo de WMAP aplica métodos complejos y arbitrarios de manipulación matemática para «limpiar» y combinar las imágenes en bruto, pero no tiene forma de verificar si las «características» que quedan son realmente de origen cosmológico o el producto de procesamiento de datos, por lo que las figuras no cumplen con las normas aceptadas en la investigación de imágenes médicas. «A partir de los 5 grupos básicos se puede generar un número infinito de mapas», dice Robitaille; «no hay una solución única y por lo tanto cada mapa es indistinguible del ruido». Esto significa que todos los parámetros clave de la teoría del «Big Bang» que se han derivado de las anisotropías de microondas «están desprovistos de verdadero significado, precisamente porque las imágenes son tan poco fiables».
Robitaille sostiene que aún no se ha descartado que la señal de microondas medida por varios satélites, y en fecha más reciente por el Planck, provenga principalmente de los océanos en nuestro planeta. El agua es un poderoso absorbente y emisor en las bandas de microondas e infrarrojo lejano, y posteriormente las emisiones oceánicas son dispersadas por la atmósfera.
Serie superior: imágenes de las señales adquiridas por el satélite WMAP en las cinco frecuencias de observación: 23, 33, 41, 61, y 94 GHz, conocidas como bandas K, Ka, Q, V y W (de arriba abajo). Imagen inferior: la foto «limpiada» y retocada para el «consumo público». La temperatura promedio es de 2725 K y los colores representan diminutas fluctuaciones de temperatura: las regiones rojas son más cálidas y las azul oscuro más frías en aproximadamente 0,0002º. (lambda.gsfc.nasa.gov).
Las reivindicaciones de una excelente concordancia entre la teoría del Big Bang y las observaciones CMB son muy dudosas. Eric Lerner señala que «la curva que se adaptó a los datos tenía siete parámetros ajustables, la mayoría de los cuales no podía ser corroborada por otras observaciones» y que incluso entonces «el ajuste no fue estadísticamente bueno, con una probabilidad menor al 5% de que la curva realmente calzara con los datos»; por ejemplo, el modelo sobreestimó en gran medida la anisotropía en las escalas angulares más grandes. La corriente continua de resultados anómalos a partir de los datos de WMAP se ignora o la teoría subyacente se modifica de manera que la predicción coincida con las mediciones. Una anomalía importante es que las anisotropías en la CMB «no parecen estar dispersas tan fortuitamente como se esperaba», pues están alineadas con la eclíptica u otras estructuras astrofísicas locales.
Las reivindicaciones de una excelente concordancia entre la teoría del Big Bang y las observaciones CMB son muy dudosas. Eric Lerner señala que «la curva que se adaptó a los datos tenía siete parámetros ajustables, la mayoría de los cuales no podía ser corroborada por otras observaciones» y que incluso entonces «el ajuste no fue estadísticamente bueno, con una probabilidad menor al 5% de que la curva realmente calzara con los datos»; por ejemplo, el modelo sobreestimó en gran medida la anisotropía en las escalas angulares más grandes. La corriente continua de resultados anómalos a partir de los datos de WMAP se ignora o la teoría subyacente se modifica de manera que la predicción coincida con las mediciones. Una anomalía importante es que las anisotropías en la CMB «no parecen estar dispersas tan fortuitamente como se esperaba», pues están alineadas con la eclíptica u otras estructuras astrofísicas locales.
La tierra está bañada por radiación cósmica en todas las bandas de frecuencia, desde ondas de radio hasta rayos gamma, y probablemente la mayor parte se origina en estrellas y centros galácticos. Hilton Ratcliffe sostiene que el fondo de microondas no es la excepción: «tiene mucho más sentido que constituya la temperatura límite del espacio calentado por la luz estelar del ambiente y la radiación de estructuras astrofísicas, incluyendo la propia tierra, en vez de la firma de una hipotética explosión primordial». Para suavizar las grandes variaciones y producir el espectro de cuerpo negro medido, la radiación tendría que ser dispersada y termalizada por absorción y reemisión reiteradas. Algunos investigadores creen que esto podría hacerse mediante diminutos filamentos de hierro y carbono en el espacio intergaláctico, como resultado de explosiones de supernovas, o por una maraña de filamentos de plasma denso y confinados magnéticamente que impregnan el medio intergaláctico.
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