O satélite COBE : A cosmologia de precisão



No entanto, foi preciso esperar pelo lançamento satélite COBE – Cosmic Background Explorer (ou seja, Explorador do Fundo Cósmico), em 1989, para conseguirmos ter uma ideia muito precisa sobre as propriedades desta radiação primordial. COBE foi um satélite concebido desde os anos 70 e deveria ter sido lançado pelo Space Shuttle. A tragédia do Challenger em 1986 obrigou a NASA a suspender e rever o seu programa espacial, sendo o COBE lançado de um foguetão em 1989. Neste intervalo de tempo, alguns dos instrumentos de COBE foram lançados em balão estratosférico a partir do Brazil, conseguindo mesmo observar uma boa parte do céu e providenciando os necessários testes experimentais.

O satélite COBE levou a bordo 3 instrumentos, idealizados para investigarem a radiação do Universo desde o infravermelho até às microondas.

  • o FIRAS (Far Infrared Spectrometer), espectrómetro de infravermelhos, de cuja equipa John Mather (Goddard Space Center) era o líder. Tinha como missão, conseguir medir o espectro em frequência do FRCM.
  • o DMR (Differential Microwave radiometer), cujo líder e conceptor foi George Smoot (Universidade da Califórnia em Berkeley). As Frequências observadas - 31.5 GHz, 53 GHz e 90 GHz – foram escolhidas de modo a minimizar as interferências da emissão galáxia e a longa campanha de observação serviria para observar as pequenas irregularidades do Fundo Cósmico em Microondas.
  • O DIRBE (O DIRBE (Diffuse InfraRed Experiment) foi concebido para detectar a radiação infravermelha de fundo (CBI – Cosmic Infrared Background) produzida por estrelas e galáxias. A gama de comprimentos de onda analisados ia dos 1.25 µm aos 240 µm.



Após 9 minutos de observações, FIRAS mostrou pela primeira vez, a distribuição de corpo negro deste fundo de radiação primordial e mediu a sua temperatura, a temperatura do Universo – 2.726 K. Ou seja 270.274 graus centígrados ! Missão Cumprida!

No entanto, tanto o DMR como o DIRBE necessitavam de muito tempo de observação, pois os próprios instrumentos produziam ruído electrónico comparável ao sinal cósmico que observavam. Foram precisos 2 anos para se detectarem as pequenas irregularidades ou fluctuações de temperatura e cerca de 4 aqnos para estas medidas serem consolidadas. À medida que o tempo de observação aumentava, aparecia a galáxia, a grande fonte no céu de microondas e na qual estamos imersos, e finalmente os finos detalhes destas fluctuações.





Tal como nas cartas climáticas, em que expressamos a temperatura do planeta Terra em graus, também podemos expressar a temperatura do Fundo Cósmico da seguinte forma.






George Smoot
As cartas do COBE -DMR foram um acontecimento notável. Mostraram que as flutuações de temperatura são de uma parte em 10 000 quando o Universo tinha 380 000 anos. Ou seja, o Universo era e é extremamente isotrópico! Estas irregularidades constituem uma fotocópia das pequenas irregularidades de matéria. Isto é, estas manchinhas correspondem a sítios com mais ou menos fotões. Que correspondem, por sua vez a lugares com mais ou menos matéria. E onde existe um pouco mais de matéria, a força gravítica de atracção será uma pouco mais forte e portanto mais matéria será atraída para os lugares um pouco mais densos. Nos lugares um pouco menos densos, com menos matéria, esta será “sugada” lentamente para os lugares mais densos. Embora a força gravítica pareça relativamente fraca, ela é de alcance universal e actua durante todo o tempo de vida do Universo.


John Mather
Ou seja, O DMR conseguiu cartografar as “sementes” das grandes estruturas do Universo, que com gravitação e a paciência do tempo cósmico, deram origem ao que hoje observamos: galáxias, enxames de galáxias, filamentos, etc..

A importância destas medidas, que abriram uma nova janela na compreensão da história do Universo, foi justamente recompensada com o prémio Nobel da Física em 2006.