Planck y la radiación cósmica de fondo
El telescopio espacial Planck de la ESA recibe su último comando
24 octubre 2013
El telescopio espacial Planck de la ESA se apagó ayer tras pasar casi 4.5 años estudiando los restos de la radiación del Big Bang y la evolución de las estrellas y de las galaxias a lo largo de la historia del Universo.
Jan Tauber, científico del proyecto, fue el encargado de enviar el último comando al satélite ayer por la tarde, a las 12:10:27 UT, acto que marca oficialmente el fin de las operaciones de la ‘máquina del tiempo’ de la ESA.
Este satélite, puesto en órbita en el año 2009, estaba diseñado para analizar los débiles restos de la radiación del Big Bang – la Radiación Cósmica de Fondo (CMB, por sus siglas en inglés). La señal CMB nos muestra el Universo tal y como era unos 380.000 años después del Big Bang, y describe las condiciones iniciales a partir de las cuales se formó el Universo que conocemos hoy en día.
“Planck nos ha ayudado más que ninguna otra misión a comprender mejor la evolución del Universo”, explica Álvaro Giménez, Director de Ciencia y Exploración Robótica de la ESA.
“El mapa de la señal CMB obtenido por Planck es el retrato más preciso de la infancia del Universo, pero nuestros cosmólogos continúan analizando la gran cantidad de datos recogidos por esta misión, con los que pronto se alcanzará un nivel de detalle incluso mayor”.
Jan Tauber envió el último comando a Planck desde ESA/ESOC el 23 de octubre de 2013
El final de esta misión empezó a prepararse el pasado mes de agosto, cuando el satélite se apartó de su órbita operacional, en torno al punto ‘L2’ del sistema Sol-Tierra, para situarse en una órbita heliocéntrica de estacionamiento a largo plazo, más estable y remota.
A lo largo de las últimas semanas se llevó a cabo una serie de tareas para poner al satélite en modo de hibernación permanente, durante las que se agotaron sus últimas reservas de combustible y, finalmente, se apagó su transmisor.
“Nos llenó de tristeza realizar las últimas operaciones de Planck, aunque también ha llegado el momento de celebrar que esta extraordinaria misión haya concluido con éxito”, confiesa Steve Foley, Responsable de las Operaciones del Satélite Planck en el Centro Europeo de Operaciones Espaciales (ESOC) de la ESA.
“Planck era un satélite muy sofisticado con una misión muy compleja, pero gracias al magnífico trabajo en equipo de los controladores de la misión, los especialistas en dinámica del vuelo, las estaciones de seguimiento y nuestros socios de la industria, Europa ha obtenido un excelente retorno científico de la inversión realizada”, añade Paolo Ferri, Responsable de las Operaciones de la Misión.
Los Estados miembros de la ESA aportaron tecnologías clave para la misión, entre las que destaca el innovador sistema de refrigeración que permitía mantener los instrumentos de Planck a tan sólo una décima de grado por encima de la temperatura más baja que se puede alcanzar en el Universo, -273.15°C, evitando que el calor emitido por el propio satélite enmascarase la señal del firmamento. Gracias a este sistema, la misión fue capaz de detectar fluctuaciones en la temperatura de la señal CMB de tan sólo unas pocas millonésimas de grado.
Pero estas temperaturas tan extremas no se pueden mantener de forma indefinida, y el Instrumento de Alta Frecuencia (HFI) agotó sus reservas de helio líquido en enero de 2012, tal y como estaba previsto.
El Instrumento de Baja Frecuencia (LFI) era capaz de seguir trabajando a una temperatura ligeramente superior gracias a los dos sistemas de refrigeración que seguían operativos, por lo que continuó realizando observaciones científicas hasta el pasado día 3 de octubre. Tras completar sus últimas actividades, se apagó de forma manual el día 19 de este mismo mes.
El objetivo original de la misión era realizar dos observaciones del cielo completo, pero al final fue capaz de completar un total de cinco con los dos instrumentos, mientras que LFI terminó su octava a mediados de agosto.
El Instrumento de Baja Frecuencia (LFI) era capaz de seguir trabajando a una temperatura ligeramente superior gracias a los dos sistemas de refrigeración que seguían operativos, por lo que continuó realizando observaciones científicas hasta el pasado día 3 de octubre. Tras completar sus últimas actividades, se apagó de forma manual el día 19 de este mismo mes.
El objetivo original de la misión era realizar dos observaciones del cielo completo, pero al final fue capaz de completar un total de cinco con los dos instrumentos, mientras que LFI terminó su octava a mediados de agosto.
La nueva receta del Universo
“Planck continuó utilizando LFI hasta la semana pasada, superando todas las expectativas y proporcionándonos una gran cantidad de datos con los que seguiremos trabajando en el futuro”, explica Jan Tauber, científico del proyecto Planck para la ESA.
El primer mapa de la tenue señal CMB obtenido por Planck se presentó a principios de este año, tras eliminar las interferencias provocadas por nuestra propia galaxia y por otros objetos en primer plano. Este proceso de filtrado dio como resultado un nuevo catálogo de objetos en el que destacan múltiples cúmulos de galaxias desconocidos hasta la fecha.
Esta publicación también refinó los datos sobre las proporciones relativas de los distintos ingredientes que conforman el Universo, es decir, de la materia normal de la que están formadas las estrellas y las galaxias, de la materia oscura, que hasta ahora sólo se ha podido detectar de forma indirecta a través de sus efectos gravitatorios, y de la energía oscura, una fuerza misteriosa que podría ser la responsable de acelerar la expansión del Universo.
“Planck nos presenta una nueva forma de ver la materia que compone el Universo y su proceso evolutivo, pero todavía seguimos trabajando para comprender mejor cómo se expandió el Universo desde algo infinitesimalmente pequeño a las extraordinarias proporciones que presenta en la actualidad, una cuestión sobre la que esperamos publicar más detalles el año que viene”, concluye Tauber.
Más información
Puedes encontrar más información sobre los principales logros científicos de Planck en el artículo publicado el 18 de octubre: El legado de la misión Planck de la ESA.
Planck
El telescopio espacial Planck, puesto en órbita en el año 2009, fue diseñado para observar el firmamento en nueve bandas de frecuencia utilizando dos instrumentos de última tecnología: el Instrumento de Baja Frecuencia (LFI), que cubre las bandas de 30-70 GHz, y el Instrumento de Alta Frecuencia (HFI), que abarca de los 100 a los 857 GHz. HFI completó sus observaciones en enero de 2012, y LFI continuó en servicio hasta el 3 de octubre de 2013, apagándose de forma definitiva el día 19 de ese mismo mes.
La primera imagen del cielo completo obtenida por Planck se presentó en 2010, y sus primeros datos científicos se publicaron en 2011. El primer mapa de la señal CMB se presentó en marzo de 2013, y el próximo conjunto de datos cosmológicos se publicará en 2014.
La Colaboración Planck engloba a todos los científicos que han contribuido al desarrollo de la misión, y que han participado en el análisis científico de sus datos durante el periodo propietario. Estos científicos son miembros de uno o más de los siguientes cuatro consorcios: el Consorcio LFI, el Consorcio HFI, el Consorcio DK-Planck y la Oficina de Ciencia de Planck de la ESA. Los dos Centros de Procesamiento de Datos de Planck en Europa se encuentran en París, Francia, y en Trieste, Italia.
El Consorcio LFI está dirigido por N. Mandolesi, de la Agencia Espacial Italiana (ASI), Italia (Adjunto: M. Bersanelli, Universidad de Milán, Italia), y fue el responsable del desarrollo y de las operaciones de LFI. El Consorcio HFI está dirigido por J.L. Puget, del Instituto de Astrofísica Espacial de Orsay, Francia (Adjunto: F. Bouchet, Instituto de Astrofísica de París, Francia), y fue el responsable del desarrollo y de las operaciones de HFI.
Para más información:
Markus Bauer
ESA Science and Robotic Exploration Communication Officer
Tel: +31 71 565 6799
Mob: +31 61 594 3 954
Email: markus.bauer@esa.int
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El legado de la misión Planck de la ESA
24 octubre 2013
El telescopio espacial Planck nos ha ayudado a comprender mejor la historia del Universo, desde una fracción de segundo después del Big Bang a la evolución de las estrellas y de las galaxias a lo largo de estos 13.800 millones de años. Aunque la fase de observaciones científicas ya haya terminado, el legado de esta misión sigue vivo.
Planck se lanzó en el año 2009 y pasó 4.5 años observando el firmamento para estudiar cómo evolucionó la materia cósmica con el paso del tiempo. El sábado se apagó su Instrumento de Baja Frecuencia (LFI), que había completado sus observaciones científicas el pasado día 3 de octubre.
El Instrumento de Alta Frecuencia (HFI) había concluido su misión en enero de 2012, tras realizar cinco observaciones del cielo completo en paralelo con LFI.
El satélite se apagará definitivamente esta semana, en cuanto se complete una serie de protocolos operacionales.
El retrato más preciso de nuestro Universo
Planck y la radiación cósmica de microondas
A principios de este año, los científicos que trabajan con los datos de Planck presentaron la imagen más precisa de la radiación cósmica de microondas (CMB, por sus siglas en inglés), los restos de la radiación del Big Bang que quedaron grabados en el firmamento cuando el Universo tenía apenas 380.000 años.
La señal CMB es la imagen más precisa de la distribución de masa en el Universo primitivo. En ella se pueden detectar minúsculas fluctuaciones de temperatura que se corresponden con regiones que, en un principio, presentaban densidades ligeramente diferentes, y que constituyen las semillas de todas las estructuras, estrellas y galaxias que podemos ver hoy en día.
“Planck nos ha proporcionado la imagen a cielo completo de la señal CMB más precisa de la historia, con la que podremos poner a prueba una gran variedad de modelos sobre el origen y la evolución del cosmos”, explica Jan Tauber, científico del proyecto Planck para la ESA.
“Antes de poder empezar a utilizar esta valiosa información cosmológica, se tuvo que separar la señal CMB de las emisiones de toda la materia que se encuentra en primer plano, en nuestra propia galaxia o en otras galaxias y cúmulos galácticos, un trabajo realmente meticuloso”.
Como resultado, Planck ha realizado el catálogo más exhaustivo hasta la fecha de los principales cúmulos galácticos, los mayores bloques constitutivos del Universo. Planck también ha identificado los grumos de materia más densos y fríos de nuestra galaxia, fríos depósitos de materia a partir de los que se podrían formar nuevas estrellas en el futuro.
No obstante, estos son sólo dos ejemplos de la gran variedad de cuestiones que el archivo de datos de Planck está ayudando a resolver.
Una nueva receta cósmica
Observando más allá de la Vía Láctea y a través de la historia cósmica, Planck ha redefinido las proporciones relativas de los ingredientes que componen el Universo. La materia convencional, de la que están formadas las estrellas y las galaxias, constituye apenas un 4.9% de la densidad total de masa/energía del Universo.
La materia oscura, que hasta ahora sólo se ha podido detectar de forma indirecta a través de su interacción gravitatoria con las galaxias o con los cúmulos de galaxias, constituye un 26.8%, más de lo que se pensaba inicialmente. Por otra parte, la energía scura, la misteriosa fuerza responsable de acelerar la expansión del Universo, representa un 68.3%, menos de lo esperado.
Estos datos también aportan una nueva cifra para definir la edad del Universo: 13.800 millones de años.
Buscando pistas sobre la evolución de la materia cósmica
Desviando la luz del Big Bang
Al igual que los rayos de luz se doblan y distorsionan al pasar a través de una lente de cristal, los fotones de la señal CMB desviados por las lentes gravitatorias introducen pequeñas distorsiones sobre el patrón de fondo de la CMB. Los astrónomos fueron capaces de extraer un mapa de este efecto a lo largo de todo el firmamento a partir de los datos de Planck, proporcionando un nuevo método para estudiar la evolución de la estructura del Universo a lo largo del tiempo.
Estos datos también han ayudado a comprender mejor la formación de la materia cósmica. Cuando los fotones de la señal CMB se encuentran con el gas caliente atrapado en los cúmulos de galaxias, su energía se altera de una forma característica que permite a los astrónomos identificar la posición de estas grandes estructuras.
Este método también permite detectar los tenues filamentos de gas que podrían conectar los distintos cúmulos entre sí.
En el Universo primitivo, el firmamento estaba cubierto por una red de filamentos de materia gaseosa, en cuyos nodos más densos se empezaron a formar los cúmulos de galaxias. Todavía no se han podido observar estos tenues filamentos de gas, pero los cosmólogos esperan encontrarlos entre los cúmulos de galaxias en interacción, donde los filamentos se comprimen y se calientan, haciéndolos más fáciles de detectar.
Próximamente
Mapas de frecuencia a cielo completo de Planck
Hasta ahora el principal objetivo de la misión había sido la preparación del mapa más detallado de la señal CMB. A partir de ahora, los cosmólogos están intentando retroceder todavía más en el tiempo para estudiar los primeros instantes de existencia del Universo. Se piensa que una mil millonésima de una mil millonésima de una mil millonésima de segundo después del Big Bang el Universo sufrió una rápida expansión conocida como inflación.
Los científicos piensan que durante la inflación, las fluctuaciones cuánticas podrían haber producido un mar de ondas gravitatorias que habría quedado grabado en una componente de la señal CMB que está polarizada – al igual que la luz que vemos con gafas polarizadas.
Si se logra detectar esta componente de la CMB, se podría confirmar la hipótesis de la inflación, pero para ello los cosmólogos primero tendrán que filtrar todavía más las interferencias de las fuentes en primer plano, entre las que se que se encuentra la emisión polarizada de nuestra propia galaxia.
“No podríamos estar más satisfechos con las prestaciones de Planck ni con los resultados que ha aportado hasta ahora. Estamos impacientes por ver lo que nos contarán los datos de polarización. El año que viene será muy emocionante”, concluye Tauber.
Más información
El 21 de octubre Planck agoto sus reservas de combustible, situándose en una órbita estable de estacionamiento a largo plazo. El 23 de octubre el satélite se apago para siempre. Se informará sobre estos dos eventos a través de la página de la ESA.
Puedes consultar una descripción más detallada de los principales resultados científicos de Planck en la página de Ciencia y Tecnología de la ESA:
Para más información:
Markus Bauer
ESA Science and Robotic Exploration Communication Officer
Tel: +31 71 565 6799
Mob: +31 61 594 3 954
Email: markus.bauer@esa.int
ESA
Guillermo Gonzalo Sánchez Achutegui
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