Planck

Annia Domènech / 07-03-2008

Este verano, las misiones Herschel y Planck abandonarán la Tierra destino al conocimiento en un cohete Ariane 5 desde la Guayana francesa. No hay duda de que a los científicos cuyos nombres han tomado prestados, Sir William Herschel y Max Planck, les hubiera gustado vivir en estos tiempos en que el desarrollo tecnológico tanto contribuye a la investigación científica.

Poco después del lanzamiento conjunto en el Ariane, Planck y Herschel se separarán. Aunque ambos vehículos girarán alrededor del segundo punto de Lagrange (L2), seguirán órbitas operacionales distintas, la de Planck es la llamada órbita Lissajous. Los puntos de Lagrange del sistema Sol-Tierra-Luna son lugares donde la atracción gravitatoria de la Tierra y el Sol se compensan de modo que la nave permanece en una posición estable respecto al planeta.

La misión Planck atrapa la imaginación porque se pregunta por el origen del Universo y cómo ha evolucionado hasta llegar a su estado actual. Para obtener respuestas, estudiará la radiación de Fondo Cósmico de Microondas (Cosmic Microwave Background, CMB), también llamada radiación fósil. Fue liberada 300.000 años tras el Big Bang, cuando la energía se disoció de la materia al enfriarse el Universo.

El Universo se ha enfriado, y la CMB también: de sus 3.000 grados iniciales ha pasado a los 3 K, con los que se recibe actualmente. La radiación microondas es un tipo de radiación electromagnética, invisible para el ojo humano. Recordemos que en el espectro electromagnético los tipos de radiación se clasifican según su longitud de onda (o frecuencia, que es la inversa de la primera). Cuando partió, la radiación de fondo tenía una frecuencia mayor, pero al expandirse el Universo las ondas se han "estirado", por lo cual ahora se clasifica en el rango de microondas.

Si se consideran los Nobel como un indicativo de los campos de excelencia en investigación científica, entonces CMB pertenece a este club: ha hecho ganar dos Premios Nobel: uno a A. Penzias y R. Wilson en 1978 por descubrirla; y otro a J.C. Mather y G.F. Smoot en 2006 por establecer que actúa como un cuerpo negro. Por otro lado, el científico alemán Max Planck ganó el premio Nobel de Física en 1918, en su caso por sus aportaciones a la teoría cuántica.

La nave de Planck es de un tamaño de 4 metros de largo por 4,2 de ancho en su lugar más amplio. Su peso es de 1,8 toneladas. Recogerá la radiación CMB con un telescopio Gregory cuyo espejo primario mide 1,5 m. Esta radiación será focalizada en dos instrumentos: LFI (Low frequency instrument, instrumento de baja frecuencia) y HFI (High frecuency Instrument, instrumento de alta frecuencia). El primero, que trabajará con longitudes de onda de 11,1 a 3,9 mm, utiliza receptores de radio, que amplificarán la señal y la pasarán a potencial eléctrico. El segundo, de 3,6 a 0,3 mm, bolométricos, que convertirán la radiación en calor, que será medido como temperatura. Todos los receptores deben ser refrigerados para no interferir con su calentamiento en la señal. No basta con que estén "a la sombra": serán enfriados hasta casi el cero absoluto (0 K, equivalente a -273 ºC) en HFI, y 20 K (–253 ºC) en LFI.

El CMB es una radiación homogénea procedente de todas partes. Los datos combinados de ambos instrumentos, LFI y HFI, permitirán generar un mapa completo de las anisotropías (pequeñas variaciones de temperatura o polarización), que revelan donde estaba antaño la materia asociada a la energía. Las diferencias térmicas que busca detectar son un millón de veces inferiores a un grado. El reto es importante… El estudio de las anisotropías puede informar sobre el pasado, es decir las condiciones en las que el Big Bang tuvo lugar, y confirmar si hubo o no un período de inflación como se cree; pero también el futuro: ¿qué le va a ocurrir al Universo, continuará expandiéndose o acabará colapsándose?

La futura órbita de Planck, a 1,5 millones de kilómetros de nosotros, permitirá minimizar la interferencia de las radiaciones "parásitas" solar, terrestre y lunar en la obtención de datos. El telescopio mirará "hacia el otro lado" para recibir la CMB. La carga útil siempre evitará el calor del Sol, mientras que las antenas de comunicación se dirigirán hacia nuestro planeta, con el cual el satélite "hablará" utilizando una estación situada en Perth (Australia).

Planck escaneará una franja del cielo por minuto. En quince meses, que es el tiempo previsto para la misión, habrá barrido dos veces la esfera celeste en aproximadamente un 95%. La primera luz que inundó el Universo tras el Big Bang ha sido analizada anteriormente por otros proyectos, bien desde el suelo bien utilizando globos aerostáticos, como Aercheops, pero también satélites, por ejemplo COBE (Cosmic Background Explorer, Explorador de Fondo Cósmico) y WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, Sonda de las Anisotropías Microondas Wilkinson). Planck disfrutará de una resolución angular superior a todos ellos: a mayor resolución angular, menor es la distancia a la que un instrumento es capaz de distinguir dos cuerpos como separados.

Habrá que esperar para ver si su avanzada tecnología se traduce en una mejor comprensión de ese pasado del cual procede la Radiación de Fondo Cósmico Microondas.

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El autor

Annia Domènech es Licenciada en Biología y Periodismo. Periodista científico responsable de la publicación caosyciencia.

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