Astrofísico estadounidense y premio Nobel Arno Penziasque murió a la edad de 90 años, fue responsable de una de las mayores revelaciones cosmológicas del siglo XX: el descubrimiento de la radiación cósmica de fondo de microondas, la radiación que quedó del Big Bang.

Demostró su existencia por primera vez en 1965 con su colaborador. Roberto Wilsony luego, cinco años después –con Wilson y otro astrofísico, Keith Jefferts– comenzó a detectar la presencia de monóxido de carbono interestelar, lanzando el campo de la astronomía molecular.

Cuando Penzias descubrió la radiación cósmica de fondo de microondas, la cosmología aún se encontraba en un estado de incertidumbre. La propuesta de Einstein de que el universo era homogéneo, igual en todas partes, e isotrópico, igual en todas direcciones, todavía estaba vigente, pero no había sido demostrada de manera concluyente.

Alexander Friedmann demostró qué historias cosmológicas eran posibles en el contexto de la relatividad general, y la mayoría de ellas se originaron en un estado de densidad infinita, que el astrónomo británico Fred Hoyle llamó sarcásticamente el big bang.

Las propiedades del universo del big bang temprano fueron exploradas por Edwin Lemaître, George Gamov y el cosmólogo soviético Yakov Zeldovich, y los colaboradores de Gamov y Zeldovich predijeron que debería quedar radiación de fondo de la fase caliente del big bang.

El lacónico artículo de una página de 1965 de Penzias y Wilson, que anunciaba un exceso de radiación de fondo isotrópica de 3,5 K a una frecuencia de 4080 MHz, tuvo un impacto explosivo. Para la mayoría de los cosmólogos, esto demostró que el Universo efectivamente se originó en un big bang caliente y marcó el principio del fin de la teoría del estado estacionario de Hoyle.

Como lo expresó el cosmólogo de Chicago Michael Turner: “El descubrimiento de la radiación cósmica de fondo de microondas transformó la cosmología del ámbito de un puñado de astrónomos a una rama 'respetable' de la física casi de la noche a la mañana”.

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Cassiopeia A, la supernova que emite fuertes ondas de radio que fue el tema de la investigación inicial de Penzias y Wilson. Fotografía: NASA/EPA

Penzias nació en Munich, Alemania, de Justine (de soltera Eisenreich) y Karl Penzias, quienes dirigían una empresa de cuero. Habiendo evitado por poco la deportación a Polonia en 1938, Arno, de seis años, y su hermano Gunther, de cinco, fueron evacuados a Gran Bretaña en 1939 a través del Kindertransport, la operación que salvó a decenas de miles de niños.

Sus padres también lograron llegar al Reino Unido, y en 1940 la familia pudo entrar a Estados Unidos, gracias a un extranjero judío-estadounidense que actuó como patrocinador. Se establecieron en el Bronx, Nueva York, donde sus padres consiguieron vivienda sirviendo como superintendentes de un edificio de apartamentos.

Penzias se graduó de Brooklyn Technical High School en 1951 y se matriculó para estudiar química en el City College de Nueva York, y luego pasó a física antes de graduarse en 1954, el año en que se casó con Anne Barras, una estudiante de Hunter College.

Después de servir durante dos años como oficial de radar en el Cuerpo de Señales del Ejército de EE. UU., comenzó como asistente de investigación en el laboratorio de radiación de la Universidad de Columbia, que en ese momento estaba muy involucrado en la física de microondas. Trabajó con Charles Townes, quien más tarde recibió el Premio Nobel por la invención del máser, un dispositivo que produce y amplifica la radiación de microondas de la frecuencia muy precisa utilizada en los relojes atómicos.

Arno Penzias, nacido en Munich, llegó a Estados Unidos a través de la Operación Kindertransport y al Reino Unido. Fotografía: Bettmann/Archivo Bettmann

Penzias se matriculó como estudiante de posgrado en la Universidad de Columbia en 1956 y completó un doctorado en física en 1962 antes de ingresar al sector comercial en el grupo de radiofísica Bell Labs en Holmdel, Nueva Jersey.

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Allí esperaba utilizar la gran antena de microondas que se había construido para el experimento Echo, en el que se transmitían señales de radio desde una antena similar en Francia, se reflejaban en la Luna y luego se recibían en Nueva Jersey.

En equipo con Wilson, se embarcó en dos experimentos, uno para medir el espectro de radio de la Vía Láctea y el segundo para medir el flujo absoluto de Casiopea A, una supernova que emite fuertes ondas de radio.

Penzias y Wilson rápidamente se toparon con un problema bien conocido por los ingenieros de Bell Labs: la antena de bocina era sorprendentemente ruidosa. Un problema era que las palomas anidaban en el cuerno y que, en consecuencia, la antena estaba recubierta con lo que Penzias describió delicadamente como “una sustancia dieléctrica blanca”.

Se retiraron tanto la sustancia como las palomas, luego se desmontó y volvió a montar la antena para garantizar que las uniones tuvieran un buen contacto eléctrico, mientras que la respuesta de la bocina se calibraba volando un helicóptero con un transmisor encima de la antena. Pero a pesar de todos sus esfuerzos, todavía persistía un ruido de fondo persistente, que era el mismo en cualquier dirección que apuntara la antena.

En este punto tuvieron un golpe de suerte. Penzias mencionó el ruido en una conversación telefónica con Bernie Burke, un radioastrónomo de la cercana Princeton. Burke le dijo que un grupo de científicos de la Universidad de Princeton, dirigidos por Robert Dicke, estaba construyendo equipos para buscar radiación de fondo de microondas. En un momento Eureka, Penzias se dio cuenta de que el silbido que no podía evitar era en realidad la radiación cósmica de fondo de microondas que estaban buscando los científicos de Princeton.

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Luego, Penzias y Wilson escribieron su artículo de una página, que se publicó junto con un artículo de Dicke, Jim Peebles, Peter Roll y David Wilkinson que explicaban que la radiación de fondo de microondas era la reliquia esperada de la fase caliente del Big Bang del Universo temprano. .

La Nebulosa de Orión, donde Penzias, Wilson y Keith Jefferts detectaron monóxido de carbono interestelar. Fotografía: Steven Milne/Alamy

Penzias y Wilson comenzaron entonces a llevar el sensible receptor de microondas de Bell Labs al telescopio Kitt Peak Millimeter Wave en Arizona, y en 1970 anunciaron la detección, con Jefferts, de la molécula interestelar de monóxido de carbono en la nube de formación de estrellas de Orión. Al cabo de un año, Penzias, Wilson y otros colaboradores descubrieron seis moléculas interestelares más y en 1976 se habían encontrado más de 30; hoy el número es 233.

En las densas nubes de polvo y gas donde se forman nuevas estrellas, el gas se encuentra en forma de hidrógeno molecular, con otras moléculas presentes. El descubrimiento de Penzias de las moléculas interestelares permitió el desarrollo de la astronomía molecular lineal, en la que se investigan las condiciones físicas del gas y se modela la compleja química de las nubes.

Entre 1967 y 1985, Penzias mantuvo una asociación a tiempo parcial con Princeton y supervisó a estudiantes de doctorado allí. En Bell Labs, fue director del laboratorio de investigación de radiofísica de 1976 a 1979 y vicepresidente de investigación de AT&T Bell Laboratories de 1981 a 1995. Compartió el Premio Nobel de Física con Wilson en 1978.

El matrimonio de Penzias con Anne terminó en divorcio en 1995, y ese año se mudó a California para convertirse en científico jefe de Lucent Technologies, una empresa derivada de Bell Labs. Cuando se jubiló en 1998, se unió a una firma de capital de riesgo de Silicon Valley, donde asesoró a pequeñas empresas de nueva creación.

En 1996 se casó con Sherry Levit, una ejecutiva de Silicon Valley.

Ella le sobrevive, junto con tres hijos de su primer matrimonio, los dos hijos de Sherry de una relación anterior, 12 nietos y Gunther.

Arno Allan Penzias, astrofísico, nacido el 26 de abril de 1933; murió el 22 de enero de 2024

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