A recombinação é a época em que, cerca de 380.000 anos após o Big Bang, a temperatura do Universo caiu abaixo de 3000 K. Os elétrons livres puderam então se ligar aos núcleos de prótons para formar átomos de hidrogênio neutro. Esse processo permitiu que os fótons, até então presos em um plasma opaco, viajassem livremente: o Universo tornou-se transparente.
N.B.: O hidrogênio neutro corresponde a um átomo de hidrogênio cujo próton está ligado a um elétron, sem estar ionizado. Esse gás, denominado H I, é o constituinte dominante do Universo após a recombinação. Sua abundância e distribuição podem ser estudadas por meio da emissão chamada "21 cm", resultante de uma transição hiperfina do elétron no estado fundamental. Não deve ser confundido com a linha Lyman-α (121,6 nm), que corresponde a uma transição eletrônica entre os níveis \(n=2\) e \(n=1\).
Esse momento marcou a liberação da radiação cósmica de fundo (CMB), observada pela primeira vez por Arno Penzias (1933-2024) e Robert Wilson (1936-) em 1965. A recombinação não foi instantânea, mas gradual, estendida por várias dezenas de milhares de anos.
A recombinação nos permite hoje investigar o Universo jovem. As pequenas flutuações de temperatura da CMB, medidas pelos satélites COBE, WMAP e Planck, estão diretamente relacionadas às anisotropias presentes naquele momento. Elas constituem uma mina de informações sobre a densidade da matéria, a geometria do Universo e as condições iniciais da formação das galáxias.
N.B.: As anisotropias da radiação cósmica de fundo referem-se às minúsculas variações de temperatura (≈ 10-5) observadas na radiação fóssil. Elas refletem diferenças locais de densidade e velocidade no plasma primordial, antes da recombinação. Essas inhomogeneidades serviram como sementes gravitacionais para a formação de galáxias e estruturas em grande escala. Seu mapeamento preciso constitui uma das provas mais finas do modelo do Big Bang.
Evento | Período (tempo após o Big Bang) | Consequência Física | Comentário |
---|---|---|---|
Formação de átomos de hidrogênio | ≈ 380.000 anos | Neutralização do plasma | Os elétrons se ligam aos prótons |
Desacoplamento dos fótons | ≈ 380.000 - 400.000 anos | Luz livre para circular | Origem da radiação cósmica de fundo |
Observação da CMB pelo COBE | 1992 (satélite COBE) | Detecção de anisotropias | Confirmação da teoria do Big Bang |
Mapeamento de alta precisão | 2003 (WMAP), 2009-2013 (Planck) | Medição fina das flutuações | Dados cosmológicos mais precisos até hoje |
Fontes: Saha, Physical Review 1931, Penzias & Wilson, ApJ 1965, Missão COBE da NASA, Missão Planck da ESA.
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