Radiación de fondo de microondas

El FIRAS comparó el CMB con un cuerpo negro de referencia y no se pudo ver ninguna diferencia en sus espectros.Esta radiación es una predicción del modelo del Big Bang, ya que según este modelo, el universo primigenio era un plasma compuesto principalmente por electrones, fotones y bariones (protones y neutrones).Los electrones no se podían unir a los protones y otros núcleos atómicos para formar átomos porque la energía media de dicho plasma era muy alta, por lo que los electrones interactuaban constantemente con los fotones mediante el proceso conocido como dispersión Compton.Esto ocurrió cuando este alcanzó los 3000 K, unos 380 000 años después del Big Bang.El reciente WMAP ha medido precisamente estas anisotropías sobre el cielo por completo a escalas angulares de 0,2°.Alguna información, como la forma del universo, se puede obtener directamente del CMB, mientras otros, como la constante de Hubble, no están restringidos y tienen que ser inferidos de otras medidas.[6]​ Esta radiación fue predicha por George Gamow, Ralph Alpher y Robert Herman en 1948.Además, produciría predicciones muy diferentes si la Tierra estuviera localizada en cualquier lugar del universo.Sin embargo, fueron redescubiertos por Robert Dicke y Yakov Zel'dovich a principios de los años 1960.El objetivo primario de estos experimentos fue medir la escala del primer pico acústico, para el que el COBE no tenía suficiente resolución para resolverlo.El CMB proporciona una imagen del Universo cuando, de acuerdo con la cosmología convencional, la temperatura descendió lo suficiente como para permitir que los electrones y protones formen átomos de hidrógeno, haciendo así el Universo transparente a la radiación.Estas anisotropías o inhomogeneidades fueron detectadas finalmente en los años 90 por varios experimentos, especialmente, por el satélite de la NASA COBE (Cosmic Background Explorer) entre 1989 y 1996 que fue la primera experiencia capaz de detectar irregularidades y anisotropías en esta radiación.El 2009 la ESA lanzó el Planck, un satélite de capacidades mucho mayores todavía que el WMAP.Las oscilaciones acústicas surgen a partir de la competencia en el plasma fotón-barión en el Universo primigenio.El tercer pico se puede utilizar para extraer información sobre la densidad de materia oscura.La humedad sin colisiones es causada por dos efectos, cuando el tratamiento del plasma primigenio como un fluido empieza a romperse: Estos efectos contribuyen por igual a la supresión de anisotropías en pequeñas escalas y dan lugar a la característica cola húmeda exponencial vista en anisotropías en escalas angulares muy pequeñas.Los fotones del CMB se esparcen en cargas libres como electrones que no están ligados a átomos.La procedencia detallada de esta temprana radiación ionizante continúa siendo debatida por los científicos.Los modos B, que no han sido medidos y se piensa que tienen una amplitud de como mucho 0,1 µK, no se producen únicamente a partir del plasma.Inspirado por los resultados iniciales del COBE, un fondo extremadamente isótropo y homogéneo, una serie de experimentos basados en balones y suelo cuantificaron las anisotropías del CMB en pequeñas escalas angulares durante la siguiente década.El principal objetivo de estos experimentos era medir a escala angular el primer pico acústico, para el que el COBE no tenía suficiente resolución.Junto con otros datos cosmológicos, estos resultados implican que la geometría del Universo es plana.Varios interferómetros proporcionaron medidas de fluctuaciones de gran precisión durante los tres años siguientes, incluyendo el Very Small Array, Degree Angular Scale Interferometer (DASI) y el Cosmic Background Imager (o CBI).Aunque el WMAP proporcionó medidas muy exactas de las fluctuaciones a grandes escalas angulares en el CMB (estructuras que son tan grandes en el cielo como la luna), no tendrían resolución angular suficiente para medir las fluctuaciones a pequeña escala que habían sido observadas utilizando interferómetros terrestres, como el Cosmic Background Imager.El Planck utilizará dos radiómetros HEMT así como la un bolómetro y medirá el CMB a escalas menores que el WMAP.Los instrumentos terrestres adicionales como el Telescopio del Polo Sur en la Antártida, el propuesto Proyecto Clover, el Telescopio Cosmológico de Atacama y el proyecto Quiet en Chile proporcionará datos adicionales no disponibles en las observaciones de satélite, posiblemente incluyendo la polarización del modo B.[27]​ Dado que al irse expandiendo el Universo, el desplazamiento al rojo sufrido por la radiación cósmica de fondo va aumentando, llegará un momento muy lejano, asumiendo un Universo abierto, en el cual ésta será indetectable por completo, acabando por ser "tapado" por el causado por la luz emitida por las estrellas y este a su vez al seguir expandiéndose el Cosmos sufrirá el mismo efecto y será reemplazado por el de otros procesos que se produzcan en el futuro lejano.
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 ocultos por la curva teórica.
Imagen del WMAP de la anisotropía de la temperatura del CMB.
El espectro de potencia de la anisotropía de la temperatura del fondo de radiación de microondas en función de la escala angular (o momento multipolar ). Los datos mostrados son del WMAP (2006), Acbar (2004) Boomerang (2005), CBI (2004) y VSA (2004).
Comparación de los resultados del COBE , WMAP y Planck (21 de marzo de 2013)