En busca del universo fr¨ªo
Dos misiones espaciales europeas estudiar¨¢n la evoluci¨®n c¨®smica con precisi¨®n sin precedentes
R ecientemente, el telescopio espacial estadounidense WMAP ha revelado, mediante el an¨¢lisis de la radiaci¨®n de fondo, que la edad aproximada del universo es de 13.700 millones de a?os. Su precursor, el COBE, proporcion¨® 11 a?os antes las primeras im¨¢genes que mostraban las liger¨ªsimas fluctuaciones de la temperatura de esta radiaci¨®n de fondo, interpretadas como indicios de las condensaciones de materia que se produjeron cuando el universo contaba apenas 300.0000 a?os y que dar¨ªan lugar m¨¢s tarde a las galaxias. Dentro de cuatro a?os, la Agencia Europea del Espacio (ESA) lanzar¨¢ la nave Planck, para estudiar esta radiaci¨®n con una precisi¨®n muy superior, lo que proporcionar¨¢ nuevos datos sobre aquella lejana ¨¦poca.
El observatorio 'Planck' detectar¨¢ la radiaci¨®n de fondo de microondas
El telescopio espacial infrarrojo 'Herschel' observar¨¢ planetas y el polvo interestelar
Junto a ella viajar¨¢, en un cohete Ariane 5 lanzado desde Kourou (Guyana Francesa), otra nave de la ESA, el Herschel, un telescopio de infrarrojos destinado a estudiar los astros m¨¢s fr¨ªos, como los planetas, y el polvo interestelar a partir del cual nacen las estrellas, lo que permitir¨¢ conocer mejor la formaci¨®n estelar y responder a cuestiones a¨²n sin desvelar sobre el nacimiento de las galaxias. Con su espejo de 3,5 metros de di¨¢metro ser¨¢ el mayor telescopio espacial construido (el Hubble tiene 2,4), y cubrir¨¢ regiones del espectro, desde el infrarrojo lejano hasta una longitud de onda submilim¨¦trica (de 57 a 670 micras), no estudiadas por otros detectores de infrarrojo anteriores en ¨®rbita. Para aligerar el peso de un espejo semejante, ¨¦ste se construir¨¢ con un innovador material de carburo de silicio.
Para poder realizar sus observaciones lejos de la contaminaci¨®n t¨¦rmica y electromagn¨¦tica de la Tierra y del Sol, ambos sat¨¦lites se colocar¨¢n en torno al punto 2 de Lagrange (L-2), situado a mill¨®n y medio de kil¨®metros de nuestro planeta, en direcci¨®n contraria al Sol, donde se compensan la gravedad terrestre y la solar, permitiendo mantener un cuerpo de forma estable y sin apenas consumo energ¨¦tico. All¨ª situados orbitar¨¢n a nuestra estrella y podr¨¢n funcionar constantemente barriendo el cielo en todas las direcciones a medida que se muevan en consonancia con el recorrido de la Tierra en torno al Sol. La primera nave en situarse en este punto fue, hace un a?o, la WMAP, y hay varios proyectos para situar all¨ª nuevos sat¨¦lites en el futuro.
Planck, bautizada en honor del descubridor de los cuantos de radiaci¨®n, el f¨ªsico Max Planck, se mantendr¨¢ en activo durante 21 meses, analizando la radiaci¨®n de fondo de microondas en todas las direcciones del espacio con una precisi¨®n sorprendente. "Aunque WMAP tiene una tecnolog¨ªa muy similar a la de Planck, ¨¦sta conseguir¨¢ una resoluci¨®n diez veces mayor y sus datos ser¨¢n , por tanto, mucho m¨¢s precisos", dice Salvador Llorente, responsable del dise?o del subsistema de control de actitud y ¨®rbita (AOCS), adjudicado a la empresa espa?ola Sener. El espejo principal de Planck recoger¨¢ la radiaci¨®n de microondas y la concentrar¨¢ en dos conjuntos de detectores que convertir¨¢n las se?ales en mediciones de temperatura. Este at¨ªpico term¨®metro ser¨¢ capaz de distinguir variaciones de millon¨¦simas de grado en dicha radiaci¨®n. Estas variaciones, llamadas anisotrop¨ªas, son el indicio de diferentes densidades en la distribuci¨®n inicial de la materia.
Esta radiaci¨®n se emiti¨® unos 300.000 a?os despu¨¦s del Big-Bang, cuando el universo se hizo transparente a la luz. Hasta entonces, la densidad c¨®smica era tan alta que la radiaci¨®n se encontraba aprisionada en una sopa de part¨ªculas. La radiaci¨®n de fondo ten¨ªa entonces una temperatura de unos 3.000?C, pero se fue enfriando, a medida que el universo continuaba su expansi¨®n, hasta los 2,73?K (-270,4 grados cent¨ªgrados) actuales.
Por eso, para poder estudiar esa radiaci¨®n es necesario que los detectores est¨¦n enfriados a temperaturas muy pr¨®ximas a la suya. De hecho, todos los que incorpora Planck trabajar¨¢n por debajo de -253?C. El observatorio lleva un telescopio para precisar el punto del cielo estudiado y sus principales instrumentos son dos detectores de microondas, uno de alta frecuencia (HFI) y otro de baja (LFI), que analizar¨¢n la radiaci¨®n trabajando, el primero, a 0,2?K (-272,9?C), y a 20?K (-253?C) el segundo, lo que permitir¨¢ determinar con precisi¨®n las anisotrop¨ªas. Estas temperaturas se conseguir¨¢n gracias a una c¨¢mara criost¨¢tica alimentada por helio l¨ªquido.
Adem¨¢s, Planck dispondr¨¢ de una excelente resoluci¨®n angular, o agudeza visual, que indica el grado de separaci¨®n entre dos puntos. De hecho distinguir¨¢ objetos espaciales cuyo tama?o aparente es de un quinto del de la Luna, una resoluci¨®n mucho mayor que la de sus antecesores en el estudio de la radiaci¨®n de fondo. Adem¨¢s, su espectro de detecci¨®n ser¨¢ bastante amplio, desde 0,3 mm hasta 1 cm, lo que le permitir¨¢ diferenciar y separar la se?al de dicha radiaci¨®n de las interferencias que otros astros, e incluso nuestra propia galaxia, pueden producir en longitudes de onda cercanas o iguales.
El estudio de las anisotrop¨ªas de la radiaci¨®n de fondo permitir¨¢ abordar otras de las grandes cuestiones cosmol¨®gicas actuales, como la densidad de materia del universo y su naturaleza, la existencia y composici¨®n de la materia oscura o la determinaci¨®n del futuro del universo, si continuara su expansi¨®n indefinidamente, se estabilizar¨¢ o llegar¨¢ a contraerse en alg¨²n momento.
En su primer a?o de trabajo, WMAP ha revelado la edad del universo con un margen de error de un 1% y que las galaxias se empezaron a formar 200 millones de a?os despu¨¦s del Big-Bang, reduciendo en 800 millones de a?os la estimaci¨®n m¨¢s aceptada hasta ahora. Pero tambi¨¦n ha indicado que el universo debe estar compuesto de un 4% de materia ordinaria (la que forma la Tierra, las estrellas y los seres vivos), un 23% de materia oscura y un 73% de la llamada energ¨ªa oscura. La mejor resoluci¨®n de Planck permitir¨¢ afinar a¨²n m¨¢s estas mediciones.
Ventana a las primeras estrellas
Aunque se trata de una misi¨®n independiente, el telescopio Herschel (denominaci¨®n que honra al astr¨®nomo brit¨¢nico William Herschel), su trabajo ser¨¢ complementario del de Planck. El espectro en el que trabajar¨¢ le permitir¨¢ observar el polvo interestelar y los objetos m¨¢s fr¨ªos, y por tanto m¨¢s oscuros, como planetas extrasolares, discos protoplanetarios, asteroides, enanas marrones y protoestrellas. Podr¨¢ ver los pasos previos al nacimiento de una estrella y la g¨¦nesis de un planeta, y podr¨¢ remontarse en el tiempo para estudiar la edad oscura del universo, el proceso que dio lugar a las primeras estrellas y galaxias, inaccesible a los instrumentos normales porque ¨¦stos no pueden ver a trav¨¦s del polvo c¨®smico en el que se produjeron.
Iluminado por el resplandor de las primeras explosiones estelares, Herschel podr¨¢ estudiar dicho polvo. Y dado que la radiaci¨®n que nos llega del mismo es muy fr¨ªa, cercana al cero absoluto, al igual que Planck, deber¨¢ trabajar a temperaturas igualmente bajas. Intentar hacerlo a unos pocos grados por encima de su temperatura ser¨ªa como intentar ver una estrella desde la Tierra a simple vista a mediod¨ªa. Algunos instrumentos de Herschel se mantendr¨¢n a 2?K (-271 grados cent¨ªgrados), y otros incluso apenas a unas d¨¦cimas de grado por encima del cero absoluto. Para ello utilizar¨¢ 2,3 toneladas de helio l¨ªquido, lo que garantizar¨¢ el mantenimiento de estas temperaturas durante los tres a?os y medio en que estar¨¢ activo.
Si todo transcurre seg¨²n lo previsto, a principios del 2007 se proceder¨¢ al lanzamiento de ambos sat¨¦lites. Mientras tanto, se construyen, por un contrato de la ESA con Alcatel como contratista principal.
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