En 1960 los Laboratorios Bell construyeron una antena gigante en Holmdel, Nueva Jersey, como parte de un sistema pionero para la transmisión vía satélite llamado Eco. Este sistema colectaba y amplificaba las señales débiles de radio que rebotaban en grandes globos metálicos colocados en la alta atmósfera, enviando así señales a través de grandes distancias. Sin embargo, un par de años después se lanzó el satélite Telstar, haciendo obsoleto este sistema.
Mientras tanto, el alemán Arno Penzias (1933), astrónomo especializado en ondas de radio, que se unió a los Laboratorios Bell en 1958, y Robert Wilson (1936), se interesaron en el sistema Eco. Penzias había hecho su posdoctorado usando la técnica del efecto máser (amplificación de microondas por emisión estimulada de radiación) para amplificar y medir señales de radio provenientes del espacio intergaláctico. Wilson también había usado el máser para amplificar las señales de radio débiles provenientes de la Vía Láctea.
Penzias y Wilson pensaron que la antena de Holmdel podría ser empleada como un gran telescopio de radio y deseaban usarla para continuar sus observaciones, pero debían esperar a que terminara su uso comercial. El lanzamiento del Telstar en 1962 dio a ambos investigadores lo que deseaban: la liberación de la antena de Holmdel y su dedicación a la investigación básica.
Cuando comenzaron a usarla como un telescopio para radio (hoy radiotelescopio), detectaron que había un ruido de fondo (como la estática en un radio). Esta molestia era una señal uniforme en la frecuencia de las microondas que parecía provenir de todas las direcciones. Llegaron a pensar que el ruido era generado por el propio telescopio.
Verificaron todas las posibles fuentes de aquel ruido. Colocaron la antena en una dirección perpendicular a la ciudad de Nueva York. Y ¡no!, no era la interferencia urbana. Tampoco era la radiación proveniente de nuestra galaxia.
El ruido permaneció igual durante un año; no podía venir del Sistema Solar ni de la prueba nuclear subterránea realizada en Nevada en el año de 1962, porque a un año habría mostrado una disminución. Finalmente, los radioastrónomos decidieron medir las características de la radiación de fondo, encontrando que se le podía asociar una temperatura de alrededor de tres grados Kelvin. Enseguida, empezaron a buscar explicaciones teóricas.
Al mismo tiempo, Robert Dicke (1916-1997) había elaborado una teoría sobre la Gran Explosión, sugiriendo que el residuo de la explosión tomaba la forma de una radiación de fondo de baja temperatura. Dicke buscaba evidencia para esta teoría cuando Penzias y Wilson se comunicaron a su laboratorio; él compartió sus ideas con los radioastrónomos y, al conocer sus observaciones, comentaría a sus colaboradores: hemos actuado como paleontólogos.
Curiosamente, cuando Robert Wilson realizó sus estudios, se creía en la teoría del estado estacionario y, por lo tanto, se sentía incómodo con la explicación de que el ruido de radio que detectaba, surgiera de la Gran Explosión. Cuando, conjuntamente Penzias, Wilson y Dicke, publicaron sus trabajos, los investigadores de los Laboratorios Bell insistieron en que fueran sólo los hechos: simplemente informar de las observaciones registradas. Así que las contribuciones fueron escritas por separado: dos cartas publicadas juntas, una seguida de la otra. La de Dicke y sus colaboradores contenía la reflexión teórica: si el Universo tuvo un origen singular, pudo haber sido extremadamente caliente en sus estadios tempranos.
¿Podría el Universo haberse llenado con una radiación de fondo a partir de este posible momento de alta energía? La temperatura de la radiación podría variar inversamente con el parámetro de expansión, es decir, el radio del Universo.7
En su artículo exponían escuetamente los detalles técnicos de su trabajo e informaban de su resultado: Calculamos que la temperatura remanente en la antena es de 3.5±1.0 K (Kelvin) medida con 4 080 MHz (megaciclos por segundo).8 Hoy en día se ha precisado este dato y se ha llegado a una temperatura de un poco menos de 3 K.
Es bastante irónico que muchos investigadores, tanto teóricos como experimentales, se habían encontrado antes con este fenómeno, pero nunca lo consideraron. En parte porque, como Steven Weinberg escribió, "en el decenio de 1950, se pensaba ampliamente que el estudio del Universo temprano no era del tipo de cosas a las que un científico respetable debía dedicar su tiempo". Todo cambió con el trabajo de Penzias, Wilson y Dicke.
La medida de la radiación cósmica de fondo (el ruido del telescopio de Holmdel, se dice ahora), combinada con el hallazgo anterior de Edwin Hubble sobre la recesión galáctica, le dio un gran impulso a la teoría de la Gran Explosión.
Arno Penzias y Robert Wilson recibieron el Premio Nobel de física en 1978 por estos estudios.
