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

Erik M. Leitch, da Universidade de Chicago, explica.

A radiação cósmica de fundo em micro-ondas, ou CMB, para abreviar, é um fraco brilho de luz que preenche o universo, caindo na Terra de todas as direções com intensidade quase uniforme. É o calor residual da criação – o resplendor do big bang – fluindo pelo espaço nestes últimos 14 bilhões de anos como o calor de uma rocha aquecida pelo sol, irradiado novamente à noite.

Desde o início do século XX século, dois conceitos transformaram a maneira como os astrônomos pensam sobre a observação do universo. A primeira é que é fantasticamente grande; a parte do universo visível hoje é uma esfera de quase 15 bilhões de anos-luz de raio, e isso, acreditamos, é apenas a ponta do iceberg. A segunda é que a luz viaja a uma velocidade fixa. Uma consequência simples dessas ideias é que, conforme você olha para objetos cada vez mais distantes, você está vendo cada vez mais longe no tempo – às vezes muito longe. Quando você vê Júpiter brilhando no céu noturno, por exemplo, você “estamos olhando cerca de uma hora para trás no tempo, enquanto a luz de galáxias distantes capturadas por telescópios hoje foi emitida há milhões de anos.

A CMB é a luz mais antiga que podemos ver – a mais distante, tanto em tempo e espaço que podemos olhar. Esta luz iniciou sua jornada há mais de 14 bilhões de anos, muito antes de a Terra ou mesmo nossa galáxia existir. É uma relíquia da infância do universo, uma época em que não era o lugar escuro e frio que é agora, mas sim uma tempestade de radiação e partículas elementares. Os objetos familiares que nos cercam hoje – estrelas, planetas, galáxias e semelhantes – eventualmente coalesceram a partir dessas partículas à medida que o universo se expandia e resfriava.

Essa radiação residual é crítica para o estudo da cosmologia porque traz sobre ela a impressão fóssil dessas partículas, um padrão minúsculo variações de intensidade a partir das quais podemos decifrar as estatísticas vitais do universo, como identificar um suspeito por sua impressão digital.

Quando essa luz cósmica de fundo foi liberada bilhões de anos atrás, era tão quente e brilhante quanto a superfície de uma estrela. A expansão do universo, no entanto, esticou o espaço por um fator de mil desde então. O comprimento de onda da luz esticou-se com ela na parte de microondas do espectro eletromagnético, e o CMB esfriou até o presente temperatura do dia e, algo que os termômetros glorificados conhecidos como radiotelescópios registram cerca de 2,73 graus acima do zero absoluto.
Resposta postada originalmente em 13 de outubro de 2003.