Temperatura de Transparencia
A temperaturas superiores a aproximadamente 3000 K donde la energía cinética media de las partículas es de aproximadamente 0,26 electrón-voltios, la formación de átomos estables se ve obstaculizada. Por encima de esta temperatura, la materia existe en un estado de plasma de átomos ionizados, que absorbe fuertemente la radiación electromagnética de cualquier longitud de onda, es decir, el plasma es opaco.
Cuando el plasma se enfría por debajo de unos 3000K, está lo suficientemente frío como para que los núcleos de hidrógeno y de helio capten electrones y se conviertan en átomos estables. Los electrones en los átomos estables están en estados específicos de energía cuántica, que son característicos de esos átomos. Absorberán solo la radiación de frecuencias específicas (específicas energías de fotones), que causarán un salto electrónico hacia un estado cuántico más alto en ese átomo, a menos que la energía de los fotones de la radiación incidente sea lo suficientemente alta, como para extraer el electrón de su sitio y sacarlo hacia fuera del átomo (ionizar el átomo). Esto significa que la nube de gas de enfriamiento de la expansión del universo tiene un punto en el que se forman átomos estables y se vuelve transparente a casi todas las longitudes de onda, al menos para los fotones con menos energía cuántica que la energía de ionización de los átomos.
  Helio En esta etapa del universo, casi toda la materia ordinaria era hidrógeno y helio (>99%). |
Para ilustrar la idea de la transparencia, considérese el rango del espectro de emisión del hidrógeno y del espectro de emisión del helio en las longitudes de ondas visibles. Las tres frecuencias de luz emitidas representan transiciones entre niveles cuánticos del átomo de hidrógeno. Las longitudes de ondas emitidas del gas hidrógeno caliente, también son frecuencias que podrían ser absorbidas por el hidrógeno frío, por lo que si se iluminara el gas hidrógeno con todas las logitudes de ondas de este rango, sería transparente a la mayoría de ellas -solo serían absorbidas aquellas tres estrechas bandas de energía-. Así pues, el gas hidrógeno estable es transparente a la mayor parte de las longitudes de ondas. El helio absorbería mas frecuencias, pero en ambos hidrógeno y helio, la mayor parte de las longitudes de onda pasarían a su través sin absorción. |
Este punto de transparencia es un concepto esencial en el modelado de la expansión del universo y en el modelado de la formación de estrellas. La información clave sobre ello es proporcionada por la radiación de fondo 3 K.
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