D4 Big Bang: Radiometria de Microondas do Universo Primitivo

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O elemento central deste modelo é o próprio espectro da radiação cósmica de fundo em micro-ondas, medido com precisão cada vez maior por sucessivas missões espaciais.

Um satélite pioneiro carregava três instrumentos diferentes: um deles mediu, com precisão sem precedentes, o espectro completo dessa radiação cósmica de fundo usando um interferômetro criogênico, confirmando que se trata de um espectro de corpo negro quase perfeito, com desvios extremamente pequenos — um resultado que posteriormente rendeu o Prêmio Nobel; outro instrumento também descobriu anisotropias de temperatura angular em grande escala.

Uma missão subsequente aprimorou substancialmente a resolução angular com que esse mesmo espectro é medido e mediu seu espectro de potência em escalas muito mais finas, permitindo determinar a idade do universo com uma precisão de um por cento.

A física subjacente é simples: um Big Bang quente produz necessariamente um espectro de corpo negro puro, portanto, qualquer desvio desse espectro indicaria a presença de novos processos energéticos no universo primordial.

O aspecto mais notável do primeiro instrumento é seu design único: ele compara a radiação do céu diretamente com um corpo negro de referência interno, com temperatura controlada ao milionésimo de grau, eliminando todo o sinal do próprio instrumento até que apenas a pura impressão da radiação cósmica de fundo em micro-ondas seja exposta. A detecção de variações de temperatura na maior escala angular possível também demonstrou que as sementes de estruturas em grande escala já estavam impressas desde aquele período inicial. Assim, desde o espectro da radiação cósmica de fundo em micro-ondas com o qual este artigo começa até essas sementes estruturais já impressas com as quais ele conclui, por meio do interferômetro criogênico e da resolução angular aprimorada da missão subsequente, a radiometria do Big Bang significa que um único espectro, medido com precisão cada vez maior, revela, em última análise, tanto a natureza puramente térmica do universo primordial quanto a origem de toda a estrutura que se seguiu.

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