viernes, 25 de octubre de 2013

El legado de la misión Planck


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 reto más preciso de nuestro Universo

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.


Desviando la luz del Big Bang

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 oscura, 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

A lo largo de estos 13.800 millones de años, la luz del Big Bang que surcó el Universo para llegar hasta la Tierra se encontró e interactuó con las estructuras cósmicas que se estaban formando en aquel momento. Un tipo de interacción es la que produce las lentes gravitatorias, la desviación de la luz provocada por objetos masivos como los cúmulos de galaxias.

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.

Mapas de frecuencia a cielo completo de Planck



Próximamente

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.


Enlace original: ESA.

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