El telescopio que la Agencia Europea del Espacio (ESA) ha lanzado investigará la evolución del cosmos
(Damien Texier, 14/05/2009)
Descubrir cómo empezó el universo es un objetivo ambicioso que demanda una tecnología ambiciosa. Por eso Planck, el telescopio que la Agencia Europea del Espacio (ESA) ha lanzado el 14 de mayo de 2009 para investigar el origen y evolución del cosmos, no podía ser una misión sencilla. Para cumplir su objetivo, Planck deberá medir la temperatura de todo el cielo varias veces y detectar variaciones de apenas millonésimas de grado. ¿Cómo se hace eso? Con algunos de los detectores más sofisticados jamás lanzados. En el aprovechamiento óptimo de estos detectores, y en general en el desarrollo de toda la misión, tiene un papel importante la Oficina de Ciencia de Planck, en el Centro Europeo de Astronomía Espacial (ESAC), en Madrid.
ESAC alberga los centros científicos de las misiones científicas de la Agencia Europea del Espacio. En el caso de la Oficina de Ciencia de Planck, está integrada por unos diez científicos e ingenieros. Durante estas últimas semanas hemos aprovechado los pequeños retrasos en el lanzamiento para seguir ensayando una y otra vez los procedimientos, para garantizar que todo saldría bien con Planck ya en órbita. Los ensayos extra siempre vienen bien, en especial con una misión de estructura tan complicada.
Los datos que tome Planck serán enviados, vía la antena de espacio profundo de la ESA en New Norcia (Australia) al Centro de Operaciones de la Misión en Darmstadt (Alemania), y desde ahí de nuevo partirán hacia los dos Centros de Procesado de Datos -uno para cada uno de los instrumentos de Planck-, en París y Trieste (Italia), más la propia Oficina de Ciencia de Planck en ESAC. La coordinación en cada uno de estos pasos depende de la Oficina de Ciencia de Planck, y no es un trabajo sencillo.
Pero, dificultades de operación aparte, ¿cómo es Planck? El satélite Planck mide 4,2 metros de altura y tiene un diámetro máximo de 4,2 metros. El satélite tiene dos elementos principales: un módulo de servicio templado y un módulo de carga útil frío. Este último alberga los dos instrumentos científicos, llamados Instrumento de Baja Frecuencia (LFI, en inglés) e Instrumento de Alta Frecuencia (HFI), más el telescopio.
Un aspecto crítico para la misión es que los instrumentos deben mantenerse a una temperatura inimaginablemente fría: todos los detectores de Planck deberán estar a menos de 253º centígrados bajo cero, y algunos alcanzarán incluso la que posiblemente sea la temperatura más fría de un objeto en el espacio: apenas una décima de grado por encima del cero absoluto de temperatura, los 273º bajo cero. El resultado es que la diferencia de temperatura entre los módulos templado y frío del Planck llega a ser de 300 grados.
¿Por qué es tan importante que los detectores estén fríos? Para evitar que su propia emisión de calor tape la del cielo. La labor de Planck es detectar las irregularidades en la radiación cósmica del fondo de microondas, la primera luz que viajó libremente por el espacio después del Big Bang; esas irregularidades pueden proporcionar gran cantidad de información sobre el pasado del universo, sobre el tipo de materia que lo compone o incluso sobre su destino -entre otras cosas-. En la práctica, esas irregularidades se traducen en diminutas variaciones de temperatura, de apenas millonésimas de grado, en la radiación de fondo. Detectar algo así es comparable a medir desde la Tierra el calor producido por un conejo en la Luna. Así pues, dada la extrema sensibilidad exigida, bastaría que un detector se calentase una millonésima de grado para estropear la misión.
Ha habido otras misiones para estudiar la radiación de fondo de microondas, pero ninguna tan sofisticada como Planck, que podrá extraer 15 veces más información de la radiación cósmica de fondo que WMAP.
Unos 60 días después del lanzamiento, y tras unas pocas maniobras, Planck alcanzará su órbita operacional en torno a un punto en el espacio (el segundo punto de Lagrange, o L2), situado a 1,5 millones de kilómetros de distancia de la Tierra en dirección opuesta al Sol. Una vez en su destino, Planck tendrá una vida operacional mínima de 15 meses, durante los cuales completará dos barridos completos del cielo.
A lo largo de este tiempo, el papel de la Oficina de Ciencia de Planck, en ESAC, será crucial. Nuestro trabajo, además de coordinar los equipos de los instrumentos de Planck, consiste en preparar la "agenda de observación" del telescopio, colaborar en el procesado de los datos y dirigir el calibrado de los instrumentos. También se archivarán en ESAC los datos científicos obtenidos por Planck, de forma que toda la comunidad científica pueda acceder a ellos.
Ahora sólo falta tener los datos ya en la mano, para avanzar más en nuestra comprensión de cómo empezó todo.
Damien Texier, responsable de las operaciones científicas de Planck (ESAC)
La ESA ha lanzado un nuevo telescopio espacial que ayudará a explicar cómo empezó el universo y de qué está hecho.
El 14 de mayo de 2009 la Agencia Europea del Espacio (ESA) lanza un nuevo telescopio espacial, Planck , y ese lanzamiento marca el inicio de una nueva era para la cosmología. Planck es una poderosa herramienta para superar barreras en la investigación de las preguntas más fundamentales jamás formuladas por el ser humano: ¿cómo empezó el universo? ¿de qué está hecho? ¿cuál es su destino último? Pero ojo, las respuestas de Planck no serán el fin de una bonita historia -la de la búsqueda de nuestro origen-, sino la continuación de una saga con mucho suspense. Porque Planck, sin duda, traerá sorpresas. Y los hallazgos más emocionantes son los inesperados.
Hace sólo unas cuantas décadas, el estudio del origen del universo era un área de investigación en la que escaseaban los buenos datos. Pero ahora estamos en la edad de oro de la cosmología, convertida ya en uno de los campos más activos de la ciencia. Los experimentos cosmológicos, tanto basados en tierra como en el espacio, proporcionan resultados emocionantes. Y, en este contexto, Planck representa la próxima generación de herramientas para estudiar el origen.
Los científicos disponemos ya de un modelo sobre el principio y la evolución del cosmos: la teoría del Big Bang, según la cual el universo fue en el pasado mucho más denso y caliente que en la actualidad, y empezó a expandirse y a enfriarse hace unos 13.700 millones de años. Sobre esa descripción a grandes rasgos ya no quedan hoy dudas científicas, aunque sí numerosos e importantes interrogantes. La razón de su aceptación por parte de la comunidad científica es que se asienta sobre tres grandes descubrimientos -pilares- básicos.
Uno es la constatación, en 1920, de que el universo está en expansión: cada vez se hace más y más grande, y la distancia entre los objetos que lo integran es cada vez mayor. Eso implica que en el pasado toda la materia y la energía contenidas en el universo estaban concentradas en una región mucho más densa y caliente.
Más tarde se descubrió además que las estrellas son las fábricas de la inmensa mayoría de elementos químicos que hay en el universo -oxígeno, carbón, hierro...-. De la mayoría, pero no de todos. Algunos -pocos- elementos químicos fueron producidos en la infancia remota del universo, cuando éste era aún muy caliente.
El tercer hallazgo clave se produjo en 1964, cuando dos radioastrónomos -Arno Penzias y Robert Wilson- descubrieron por casualidad una radiación procedente de todo el cielo. El término radiación se usa aquí como sinónimo de luz, dado que su naturaleza es la misma que la de la luz visible, la infrarroja y la ultravioleta, la radiación de microondas... es decir, se trata de radiación electromagnética. Pues bien, la radiación detectada por Penzias y Wilson lo llena todo: no procede de un único objeto astronómico, sino de todo el universo. Procede de cuando el universo era, de nuevo, muy denso y caliente. Hoy se sabe que esa radiación, llamada radiación cósmica de fondo de microondas, o CMB en sus siglas en inglés, viene a ser algo así como la luz fósil del Big Bang.
Es esa luz fósil lo que observará Planck con un detalle sin precedentes. ¿Por qué? Porque fue la primera luz que pudo viajar libremente por el espacio, cuando, en su proceso de expansión, el universo se enfrió lo bastante como para que materia y radiación se separaran. Hasta esa época, que corresponde a unos 380.000 años tras el Big Bang, materia y radiación permanecían acopladas por las altas temperaturas. Y lo interesante es que, al producirse la separación, la radiación conservó ciertas huellas de la materia. Esas huellas pueden detectarse aún hoy, y en ellas hay gran cantidad de información sobre el pasado del universo. Planck es la máquina perfecta para extraerla.
Concretemos más. Las huellas vienen a ser las semillas de las grandes estructuras de materia que pueblan el universo actual: galaxias y cúmulos de galaxias. Como embriones que se acaban convirtiendo en un organismo adulto, en torno a esas semillas primigenias se fue acumulando más y más materia a medida que el universo se enfriaba, hasta dar lugar a las estructuras que hoy vemos.
Ahora bien, no es nada fácil estudiar las marcas dejadas en la radiación por las semillas de materia. En la práctica, esas huellas se detectan como diferencias muy pequeñas de temperatura en la radiación de fondo. Temperatura, ésa es la palabra clave. Cuando materia y energía se desacoplaron el universo estaba a unos 3.000º centígrados. Hoy, tras más de 13.000 millones de años de expansión y enfriamiento, está a 270º bajo cero. Ésa es la temperatura a que está el espacio exterior, y también la de la radiación de fondo. Pues bien, para buscar las huellas de la materia en la energía hay que medir la temperatura de todo el cielo con una precisión de una parte en un millón. Y en eso consistirá el trabajo de Planck. Planck medirá las minúsculas variaciones en la temperatura del universo como el termómetro más sensible jamás lanzado.
Jan Tauber, jefe científico de la misión Planck de la ESA
Artículo relacionado: Aceleración de la expansión del Universo
Enlace externo: Especial del Año Internacional de la Astronomía
Fuente: Elpais.com
(Damien Texier, 14/05/2009)
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ESAC alberga los centros científicos de las misiones científicas de la Agencia Europea del Espacio. En el caso de la Oficina de Ciencia de Planck, está integrada por unos diez científicos e ingenieros. Durante estas últimas semanas hemos aprovechado los pequeños retrasos en el lanzamiento para seguir ensayando una y otra vez los procedimientos, para garantizar que todo saldría bien con Planck ya en órbita. Los ensayos extra siempre vienen bien, en especial con una misión de estructura tan complicada.
Los datos que tome Planck serán enviados, vía la antena de espacio profundo de la ESA en New Norcia (Australia) al Centro de Operaciones de la Misión en Darmstadt (Alemania), y desde ahí de nuevo partirán hacia los dos Centros de Procesado de Datos -uno para cada uno de los instrumentos de Planck-, en París y Trieste (Italia), más la propia Oficina de Ciencia de Planck en ESAC. La coordinación en cada uno de estos pasos depende de la Oficina de Ciencia de Planck, y no es un trabajo sencillo.
El lugar más frío del universo
Pero, dificultades de operación aparte, ¿cómo es Planck? El satélite Planck mide 4,2 metros de altura y tiene un diámetro máximo de 4,2 metros. El satélite tiene dos elementos principales: un módulo de servicio templado y un módulo de carga útil frío. Este último alberga los dos instrumentos científicos, llamados Instrumento de Baja Frecuencia (LFI, en inglés) e Instrumento de Alta Frecuencia (HFI), más el telescopio.
Un aspecto crítico para la misión es que los instrumentos deben mantenerse a una temperatura inimaginablemente fría: todos los detectores de Planck deberán estar a menos de 253º centígrados bajo cero, y algunos alcanzarán incluso la que posiblemente sea la temperatura más fría de un objeto en el espacio: apenas una décima de grado por encima del cero absoluto de temperatura, los 273º bajo cero. El resultado es que la diferencia de temperatura entre los módulos templado y frío del Planck llega a ser de 300 grados.
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La más sofisticada
Ha habido otras misiones para estudiar la radiación de fondo de microondas, pero ninguna tan sofisticada como Planck, que podrá extraer 15 veces más información de la radiación cósmica de fondo que WMAP.
Unos 60 días después del lanzamiento, y tras unas pocas maniobras, Planck alcanzará su órbita operacional en torno a un punto en el espacio (el segundo punto de Lagrange, o L2), situado a 1,5 millones de kilómetros de distancia de la Tierra en dirección opuesta al Sol. Una vez en su destino, Planck tendrá una vida operacional mínima de 15 meses, durante los cuales completará dos barridos completos del cielo.
A lo largo de este tiempo, el papel de la Oficina de Ciencia de Planck, en ESAC, será crucial. Nuestro trabajo, además de coordinar los equipos de los instrumentos de Planck, consiste en preparar la "agenda de observación" del telescopio, colaborar en el procesado de los datos y dirigir el calibrado de los instrumentos. También se archivarán en ESAC los datos científicos obtenidos por Planck, de forma que toda la comunidad científica pueda acceder a ellos.
Ahora sólo falta tener los datos ya en la mano, para avanzar más en nuestra comprensión de cómo empezó todo.
Damien Texier, responsable de las operaciones científicas de Planck (ESAC)
Planck: un telescopio para retroceder hasta el origen del universo
La ESA ha lanzado un nuevo telescopio espacial que ayudará a explicar cómo empezó el universo y de qué está hecho.
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Hace sólo unas cuantas décadas, el estudio del origen del universo era un área de investigación en la que escaseaban los buenos datos. Pero ahora estamos en la edad de oro de la cosmología, convertida ya en uno de los campos más activos de la ciencia. Los experimentos cosmológicos, tanto basados en tierra como en el espacio, proporcionan resultados emocionantes. Y, en este contexto, Planck representa la próxima generación de herramientas para estudiar el origen.
Los científicos disponemos ya de un modelo sobre el principio y la evolución del cosmos: la teoría del Big Bang, según la cual el universo fue en el pasado mucho más denso y caliente que en la actualidad, y empezó a expandirse y a enfriarse hace unos 13.700 millones de años. Sobre esa descripción a grandes rasgos ya no quedan hoy dudas científicas, aunque sí numerosos e importantes interrogantes. La razón de su aceptación por parte de la comunidad científica es que se asienta sobre tres grandes descubrimientos -pilares- básicos.
El universo en expansión
Uno es la constatación, en 1920, de que el universo está en expansión: cada vez se hace más y más grande, y la distancia entre los objetos que lo integran es cada vez mayor. Eso implica que en el pasado toda la materia y la energía contenidas en el universo estaban concentradas en una región mucho más densa y caliente.
Más tarde se descubrió además que las estrellas son las fábricas de la inmensa mayoría de elementos químicos que hay en el universo -oxígeno, carbón, hierro...-. De la mayoría, pero no de todos. Algunos -pocos- elementos químicos fueron producidos en la infancia remota del universo, cuando éste era aún muy caliente.
El tercer hallazgo clave se produjo en 1964, cuando dos radioastrónomos -Arno Penzias y Robert Wilson- descubrieron por casualidad una radiación procedente de todo el cielo. El término radiación se usa aquí como sinónimo de luz, dado que su naturaleza es la misma que la de la luz visible, la infrarroja y la ultravioleta, la radiación de microondas... es decir, se trata de radiación electromagnética. Pues bien, la radiación detectada por Penzias y Wilson lo llena todo: no procede de un único objeto astronómico, sino de todo el universo. Procede de cuando el universo era, de nuevo, muy denso y caliente. Hoy se sabe que esa radiación, llamada radiación cósmica de fondo de microondas, o CMB en sus siglas en inglés, viene a ser algo así como la luz fósil del Big Bang.
Luz fósil
Es esa luz fósil lo que observará Planck con un detalle sin precedentes. ¿Por qué? Porque fue la primera luz que pudo viajar libremente por el espacio, cuando, en su proceso de expansión, el universo se enfrió lo bastante como para que materia y radiación se separaran. Hasta esa época, que corresponde a unos 380.000 años tras el Big Bang, materia y radiación permanecían acopladas por las altas temperaturas. Y lo interesante es que, al producirse la separación, la radiación conservó ciertas huellas de la materia. Esas huellas pueden detectarse aún hoy, y en ellas hay gran cantidad de información sobre el pasado del universo. Planck es la máquina perfecta para extraerla.
Concretemos más. Las huellas vienen a ser las semillas de las grandes estructuras de materia que pueblan el universo actual: galaxias y cúmulos de galaxias. Como embriones que se acaban convirtiendo en un organismo adulto, en torno a esas semillas primigenias se fue acumulando más y más materia a medida que el universo se enfriaba, hasta dar lugar a las estructuras que hoy vemos.
Ahora bien, no es nada fácil estudiar las marcas dejadas en la radiación por las semillas de materia. En la práctica, esas huellas se detectan como diferencias muy pequeñas de temperatura en la radiación de fondo. Temperatura, ésa es la palabra clave. Cuando materia y energía se desacoplaron el universo estaba a unos 3.000º centígrados. Hoy, tras más de 13.000 millones de años de expansión y enfriamiento, está a 270º bajo cero. Ésa es la temperatura a que está el espacio exterior, y también la de la radiación de fondo. Pues bien, para buscar las huellas de la materia en la energía hay que medir la temperatura de todo el cielo con una precisión de una parte en un millón. Y en eso consistirá el trabajo de Planck. Planck medirá las minúsculas variaciones en la temperatura del universo como el termómetro más sensible jamás lanzado.
Jan Tauber, jefe científico de la misión Planck de la ESA
Artículo relacionado: Aceleración de la expansión del Universo
Enlace externo: Especial del Año Internacional de la Astronomía
Fuente: Elpais.com
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