PLANK – SU MISIÓN, SU HERENCIA

Telescopio Espacial Planck- Crédito: ESA

Desde la más ínfima fracción de segundo después de la Gran Explosión, a la evolución de las estrellas y galaxias por más de 13.800 millones de años, la Misión del TelescopioEspacial Planck de la ESA proporcionó una  historia nueva de nuestro Universo.

Lanzado el 14 de mayo de 2009 desde el  Puerto espacial de Kourou de la Guayana Francesa. Su diseño le permitió detectar las anisotropías en el Fondo Cósmico de Microondas [CMB] en todo el cielo, con una resolución y sensibilidad sin precedentes, direccionado a la comprobación de las actuales teorías sobre el universo primitivo y los orígenes de las estructuras cósmicas. 

Fue colocado en una órbita heliocéntrica, en el segundo puntos de Lagrange [L2] situado a unos 1,5 millones de kilómetros de la Tierra,  que le permitió  evitar las interferencias de la Tierra o la Luna.

Han pasado 4,5 años en el espacio y el 19 de octubre de 2013, el instrumento de baja frecuencia se desconecta después de completar sus operaciones científicas; pero el legado de la Misión Planck, sigue vivo.

En realidad había terminado sus observaciones en enero de 2012, después de un total de 5 estudios de todo el cielo; luego de algunos procedimientos operativos que faltan, la nave se apagará durante la penúltima semana de octubre de 2013.

Planck y el fondo Cósmico de Microondas - CMB - Crédito ESA/Planck

A principios de 2013, los cosmólogos entregaron, mediante los datos obtenidos por Planck,  la imagen más precisa del Fondo Cósmico de Microondas [Cosmic Microwave Background  – CMB - en inglés] correspondiente a la radiación fósil de la Gran Explosión [Big Bang]  cuando el universo sólo tenía unos 380.000 años. Fue la radiografía más precisa de la distribución de la materia en el Universo temprano. Mostró pequeñas fluctuaciones de temperatura que correspondían a las regiones de diferentes densidades de una época muy temprana, presentando así, el germen de una futura estructura de las estrellas y galaxias actuales.

Jan Tauber, científico del Proyecto Planck de la ESA, dice: “Planck ha entregado la imagen de la totalidad del cielo más precisa del CMB, que nos ha permitido probar una gran variedad de modelos del origen y evolución del cosmos; pero un largo y meticuloso trabajo fue requerido previamente antes de poder empezar a explotar esta riqueza de información cosmológica, pues el CMB se esconde detrás de los reflejos que están en primer plano, que incluyen emisiones de materiales dentro de nuestra propia galaxia, como también de otras galaxias y cúmulos de galaxias”.

Por ejemplo, Planck ha hecho el más amplio catálogo de los mayores cúmulos de galaxias, los bloques de construcción más grandes de nuestro Universo; también ha identificado los grupos más densos y fríos de la materia de nuestra galaxia, depósitos fríos de material con el cual pueden nacer en el fututo, nuevas estrellas. Estos son sólo dos ejemplos de una amplia gama de temas que el archivo de datos de Planck ha proporcionado.

Mirando más allá de la Vía Láctea y en toda la historia cósmica, Planck redefinió las proporciones relativas de los ingrededientes constitutivos del Universo. La materia normal que compone a las estrellas y galaxias, contribuye sólo con un 4,9% de la densidad de masa/energía del Universo.

La materia oscura, a la fecha, solo fue detectada indirectamente debido a su influencia gravitatoria sobre las galaxias y cúmulos de galaxias, que las estimaciones previas, hacen considerar un 26,8%. Por el contrario, la energía oscura, esa misteriosa fuerza que se cree que es la responsable  de la aceleración de la expansión del universo, representa el 68,3% porcentaje que es menor a lo que se pensaba previamente. Los datos obtenidos, han proporcionado también un nuevo valor para la Edad del universo: 13.800 millones de años

Desviando la luz del Big Bang - Deflecting Light from the Big Bang - Impresión artistica de como los fotones del CMB son desviados por el efecto de lente gravitatorio de las enormes  estructuras cósmicas a medida que viajan a través del universo. La lente gravitatoria provoca diminutas distorsiones adicionales al patrón moteado de las fluctuaciones de la temperatura del CMB. Crédito: ESA / Planck

Durante estos 13.800 millones de años, la luz ha viajado atravesando el Universo desde el momento de la Gran Explosión y ha interactuado con las estructuras cósmicas desde entonces. Este tipo de acción produce el efecto de una lente gravitacional, curvando la luz debido a los masivos objetos que encuentra en su camino, como son los cúmulos de galaxias.

Al igual que cuando los rayos de luz se doblan al pasar a través de una lente de cristal distorsionando la imagen detrás de él;  la CMB resulta con pequeñas distorsiones debido a los desvíos de los fotones, en el patrón de fondo de la CMB. Los astrónomos fueron capaces por primera vez, a partir de los datos obtenidos por el Telecopio Espacial Planck,  de extraer un mapa de este efecto que cubre todo el cielo, proporcionando una nueva forma de estudiar con el tiempo la evolución de la estructura del Universo. También proporcionó una información adicional, sobre la formación de la materia cósmica, cuando los fotones de la CMB se encontraron con el gas caliente que impregna los cúmulos de galaxias, debido que la energía de los fotones es modificada en una forma característica, que permitió a los científicos identificar los cúmulos de galaxias mediante mediciones multicolores detalladas en la CBM. Además, este efecto también proporciona una mejor manera de detectar los tenues filamentos del gas, el cual podría conectar un grupo con otro.

En el inicio del Universo, estos filamentos de materia gaseosa  impregnaron el cosmos en una especie de red gigante, cual racimos que se formaron eventualmente en los nudos más densos. Gran parte de esta red de filamentos gaseosos no logra detectarse, pero los cosmólogos esperan poder encontrarlos entre cuando interactúan con los cúmulos de galaxias, que es donde los filamentos se comprimen y calientan, haciéndolos fácil de detectar.

  

Esta imagen muestra  los mapas de todo el cielo registrado por Planck en 9 frecuencias durante sus primeros 15,5 meses de observaciones; fueron recogidas mediante los dos instrumentos que lleva el Telescopio Espacial, el instrumentos de baja frecuencia [LFI], cuyas sondas trabajan entre 30 y 70 GHz y el instrumento de alta frecuencia [HFI] cuyas sondas trabajan en las bandas entre 100 y 857 GHz. La combinación de las nueve frecuencias de datos recogidos por Planck, fue crucial para lograr una óptima reconstrucción en primer plano de las señales, que permitieron restarlas y revelar así el subyacente Fondo Cósmico de Microondas. Crédito: ESA / Planck

Mientras que el enfoque de los resultados obtenidos por la Misión Planck ha sido, hasta ahora, crear  el  mapa más exacto y preciso del CMB, los cosmólogos de Planck siguen trabajando para ver aún más allá en el tiempo, lo que les permitirá extraer datos de los primeros momentos de existencia del universo.

A menos de una mil millonésima de una billonésima parte de una billonésima de segundo después del comienzo del tiempo [10-33], se cree que el universo experimentó una rápida expansión, momento que se le llama Era Inflacionaria; el volumen del espacio se había incrementado más de un cuatrillón de veces. En la actualidad, según la teoría,  se considera que el responsable de la inflación a la partícula elemental o campo escalar hipotético que se le ha llamado inflatón.

Los científicos creen  que durante la Inflación, las fluctuaciones cuánticas deberían haber creado un mar de ondas gravitacionales, las que se imprimen en un componente del CMB el cual está polarizado. La búsqueda de una señal de este tipo en el CMB, proporciona la confirmación de un escenario de inflación; para lograrlo, los cosmólogos han debido completar un retiro más preciso de la compleja  contaminación en primer plano, que incluyen la emisión polarizada de nuestra propia galaxia. El Dr. Tauber señala que: “No podríamos estar más satisfechos con el rendimiento de Planck y de los resultados que se han obtenido hasta ahora; pero también estamos ansiosos por ver lo que los datos de polarización nos dicen”.

El 21 de octubre de 2013, el Telescopio Espacial Planck quemará la última parte de su combustible, lo que garantizará el mantenimiento de su órbita estacionaria en un estable largo plazo;  finalmente, el 23 de octubre la nave se apagará.

En la siguiente animación se destacan algunos de los muchos descubrimiento del Telescopio espacial Planck de la ESA, durante  sus 4,5 años de observación. Los descubrimiento en nuestra propia galaxia - La Vía Láctea - han sido muy importantes  al igual  de los primeros momentos después del Big Bang hace 13.820 millones de años. Crédito ESA / PLanck  

Pero su legado permanece

Fuente: ESA 18.10.2013 / Wikipedia / Time Life El Cosmos

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“Celebratingthe Legacy of ESA’s Planck Mision”

"Planck's Exploration of the Origin and Growth of Cosmic Structure"