La misión Planck y la radiación cósmica de fondo.

La Misión Planck.
Desviación de la luz desde el Big bang.
La impresión de este artista muestra cómo los fotones en el Fondo de microondas cósmico (CMB, detectado por el telescopio espacial Planck de la ESA) son desviados por el efecto de lente gravitacional de las estructuras cósmicas masivas a medida que viajan por el Universo. Las lentes gravitacionales crean pequeñas distorsiones adicionales al patrón moteado de las fluctuaciones de temperatura del CMB. Una pequeña fracción del CMB está polarizada; a un componente de esta luz polarizada, los modos B, se le ha dado una firma adicional mediante lentes gravitacionales. Esta huella se ha encontrado por primera vez combinando datos del telescopio South Pole basado en tierra y el observatorio espacial Herschel de la ESA.
Copyright ESA y la colaboración de Planck

Objetivo.
Hacer un mapa de la radiación de fondo producida por el Big Bang con una resolución y sensibilidad sin precedentes y poner a prueba las teorías sobre el nacimiento y la evolución del universo.

Misión.
Planck es la máquina del tiempo de la ESA. Mira al pasado, al principio de los tiempos, cerca del Big Bang, a lo que ocurrió hace unos 13.700 millones de años. Planck analizará, con una precisión no lograda hasta el momento, los remanentes de la radiación que llenó el universo inmediatamente tras el Big Bang – una radiación observada hoy en día como el Fondo Cósmico de Microondas (CMB, Cosmic Microwave Background).

Los resultados ayudarán a los astrónomos a decidir qué teorías del nacimiento y evolución del universo son correctas, como por ejemplo, ¿inició el universo su vida con un rápido periodo de expansión?

Pero, primero, Planck debe detectar y comprender la emisión del fondo cósmico que se encuentra entre nosotros y la primera luz del universo. Los primeros datos científicos de Planck y sus primeros resultados fueron dados a conocer en enero de 2011, y los primeros resultados cosmológicos se esperan para principios de 2013.

¿Qué lo hace especial?
Planck es la primera misión europea que estudia la reliquia dejada por el Big Bang, la radiación tras esos primeros instantes.

La temperatura de esta radiación CMB ya ha sido medida a unos 2,7 grados Kelvin, pero Planck proporcionará medidas aún más exactas, con una precisión establecida por los límites de la astrofísica fundamental. En otras palabras, será imposible obtener imágenes mejores de esta radiación que las que obtenga Planck.

Los científicos ya saben, por observaciones previas, que en el cielo aparecen áreas ligeramente más calientes o más frías, anisotropías, con diferencias de una parte por 100.000. Estas diferencias de temperatura son las huellas dejadas en el CMB por las semillas primigenias de las inmensas concentraciones de materia actuales, por ejemplo, galaxias y cúmulos de galaxias. La alta sensibilidad de Planck dará como resultado el mejor mapa de esas anisotropías presentes en el CMB, permitiendo a los científicos aprender más sobre la evolución de la estructura del universo.

Para completar estas medidas de alta precisión, Planck observa en nueve bandas del espectro electromagnético, desde un centímetro a un tercio de milímetro, lo que corresponde al rango de la longitud de onda que va de las microondas al infrarrojo muy lejano. Los detectores de Planck se enfrían a temperaturas cercanas al cero absoluto ya que, de otro modo, su propia emisión de calor alteraría las medidas.

La nave.
La nave de Planck mide unos 4,2 m de alto y 4,2 m de ancho. El espejo primario mide 1,5 m y cuenta con dos instrumentos científicos: LFI (Low Frequency Instrument, Instrumento de baja frecuencia), que opera entre los 30 y los 70 GHz, y el HFI (High Frequency Instrument, Instrumento de alta frecuencia), que opera entre los 100 y los 857 GHz. HFI completó su sondeo en enero de 2012. LFI continúa en operación.

El satélite Planck exhibido en Thales Alenia Space en Cannes, Francia, el 1 de febrero de 2007. Thales Alenia Space es el contratista principal para la construcción del satélite. Crédito: ESA.

El viaje.
Planck fue lanzado el 14 de mayo de 2009 en un Ariane 5 desde el puerto espacial de la ESA en Kourou, en la Guayana francesa. Compartió viaje con la nave de Herschel, de la ESA. Las dos naves operan de manera independiente. Planck acabó sus operaciones el 23 de octubre del 2.013.

Planck opera desde una órbita Lissajous alrededor del segundo punto de Lagrange del sistema Sol–Tierra (L2), un punto virtual ubicado a 1,5 millones de km de la Tierra en dirección contraria al Sol.

Historia.
Planck fue llamado inicialmente COBRAS/SAMBA (siglas deCosmic Background Radiation Anisotropy Satellite ySatellite for Measurement of Background Anisotropies), ya que la misión creció a partir de dos propuestas con objetivos similares.

Tras la aprobación de la misión en 1996, fue renombrada en honor al científico alemán Max Planck (1858-1947) quien ganó el premio Nobel de Física en 1918.

El observatorio Planck de la ESA es una continuación de las misiones COBE (Cosmic Background Explorer) y WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), ambas de la NASA.

Participación.
El contratista principal del satélite Planck fue Alcatel Alenia Space (Cannes, Francia), que lideró el consorcio de socios industriales junto con el departamento industrial de Alcatel Alenia Space en  Torino (Italia) responsable del Módulo de Servicio. ESA y el Centro Espacial Nacional de Dinamarca (Copenhague, Dinamarca, fundado por el Consejo de Investigación de Ciencias Naturales de Dinamarca) fueron los responsables de proporcionar los espejos del telescopio de  Planck, fabricados por EADS Astrium (Friedrichshafen, Alemania).

El instrumento LFI (liderado por el IASF, Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica, en Bolonia, Italia) fue diseñado y construido por un consorcio de científicos e instituciones  de Italia, Finlandia, Reino Unido, España, Estados Unidos, Alemania, Países Bajos, Suiza, Noruega, Suecia y Dinamarca.

El instrumento HFI (liderado por el Institut d'Astrophysique Spatiale (CNRS) en Orsay, Francia) fue diseñado y construido por un consorcio de científicos e instituciones de Francia, Estados Unidos, Reino Unido, Canadá, Italia, España, Irlanda, Alemania, Países Bajos, Dinamarca y Suiza.

Numerosa agencias contribuyeron a la financiación del hardware de los instrumentos LFI y HFI; las más destacadas son: CNES (Francia), ASI (Italia), NASA (Estados Unidos), PPARC (Reino Unido), Tekes (Finlandia), Ministerio de Educación y Ciencia (España), y ESA.

Publicado en ESA el 20 de marzo del 2.013.

Vista de Planck de todo el cielo, la radiación cósmica de fondo.
Imagen del cielo de la radiación cósmica de fondo.
Crédito: ESA/LFI & HFI 

Esta imagen del cielo de microondas se sintetizó usando datos que abarcan el rango de frecuencias de luz detectadas por Planck. Estas bajas frecuencias, que no se pueden ver con el ojo humano, cubren el rango de 30 a 857 gigahertz.

La estructura granulosa del fondo cósmico de microondas, con sus diminutas fluctuaciones de temperatura que reflejan las variaciones de densidad desde las cuales se originó la red cósmica de nuestro universo, es claramente visible en las regiones de alta latitud del mapa.

Una vasta porción del cielo, que se extiende muy por encima y por debajo del plano galáctico, está dominada por la emisión difusa de gas y polvo en nuestra galaxia, la Vía Láctea. Mientras que el primer plano galáctico oculta la señal de fondo cósmico de microondas desde nuestra vista, también resalta la extensión de la estructura a gran escala de nuestra galaxia.

Aunque los dos componentes principales del cielo de microondas parecen ser separables solo en ciertas áreas, una remoción en primer plano en todo el cielo es posible gracias a técnicas sofisticadas de análisis de imágenes, que han sido desarrolladas por los equipos científicos de Planck. Estas técnicas se basan en la cobertura de frecuencia única del observatorio y la precisión sin precedentes de sus mediciones.

Esta imagen se deriva de los datos recopilados por Planck durante su primer sondeo de todo el cielo, y cubre alrededor de 12 meses de observaciones.

Planck es una misión de la Agencia Espacial Europea, con una participación significativa de la NASA. La Oficina del Proyecto Planck de la NASA tiene su sede en el JPL. JPL contribuyó con la tecnología de habilitación de misión para ambos instrumentos científicos de Planck. Científicos de Europa, Canadá y Estados Unidos Planck trabajarán juntos para analizar los datos de Planck.

Más información está en línea en:
http://www.nasa.gov/planck
http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Planck

Créditos: ESA, C. Carreau

Publicado en NASA/JPL-Caltech el 6 de julio del 2.010.

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