Planck: medir la temperatura del universo para desvelar su origen

Descubrir c¨®mo empez¨® el universo es un objetivo ambicioso que demanda una tecnolog¨ªa ambiciosa. Por eso Planck, el telescopio que la Agencia Europea del Espacio (ESA) ha lanzado el 14 de mayo para investigar el origen y evoluci¨®n del cosmos, no pod¨ªa ser una misi¨®n sencilla. Para cumplir su objetivo, Planck deber¨¢ medir la temperatura de todo el cielo varias veces y detectar variaciones de apenas millon¨¦simas de grado. ?C¨®mo se hace eso? Con algunos de los detectores m¨¢s sofisticados jam¨¢s lanzados. En el aprovechamiento ¨®ptimo de estos detectores, y en general en el desarrollo de toda la misi¨®n, tiene un papel importante la Oficina de Ciencia de Planck, en el Centro Europeo de Astronom¨ªa Espacial (ESAC), en Madrid.

El sat¨¦lite Planck mide 4,2 metros de altura y tiene un di¨¢metro m¨¢ximo de 4,2 metros

ESAC alberga los centros cient¨ªficos de las misiones cient¨ªficas de la Agencia Europea del Espacio. En el caso de la Oficina de Ciencia de Planck, est¨¢ integrada por unos diez cient¨ªficos e ingenieros. Durante estas ¨²ltimas semanas hemos aprovechado los peque?os retrasos en el lanzamiento para seguir ensayando una y otra vez los procedimientos, para garantizar que todo saldr¨ªa bien con Planck ya en ¨®rbita. Los ensayos extra siempre vienen bien, en especial con una misi¨®n de estructura tan complicada.

Los datos que tome Planck ser¨¢n enviados, v¨ªa la antena de espacio profundo de la ESA en New Norcia (Australia) al Centro de Operaciones de la Misi¨®n en Darmstadt (Alemania), y desde ah¨ª de nuevo partir¨¢n hacia los dos Centros de Procesado de Datos -uno para cada uno de los instrumentos de Planck-, en Par¨ªs y Trieste (Italia), m¨¢s la propia Oficina de Ciencia de Planck en ESAC. La coordinaci¨®n en cada uno de estos pasos depende de la Oficina de Ciencia de Planck, y no es un trabajo sencillo.

El lugar m¨¢s fr¨ªo del universo

Pero, dificultades de operaci¨®n aparte, ?c¨®mo es Planck? El sat¨¦lite Planck mide 4,2 metros de altura y tiene un di¨¢metro m¨¢ximo de 4,2 metros. El sat¨¦lite tiene dos elementos principales: un m¨®dulo de servicio templado y un m¨®dulo de carga ¨²til fr¨ªo. Este ¨²ltimo alberga los dos instrumentos cient¨ªficos, llamados Instrumento de Baja Frecuencia (LFI, en ingl¨¦s) e Instrumento de Alta Frecuencia (HFI), m¨¢s el telescopio.

Un aspecto cr¨ªtico para la misi¨®n es que los instrumentos deben mantenerse a una temperatura inimaginablemente fr¨ªa: todos los detectores de Planck deber¨¢n estar a menos de 253? cent¨ªgrados bajo cero, y algunos alcanzar¨¢n incluso la que posiblemente sea la temperatura m¨¢s fr¨ªa de un objeto en el espacio: apenas una d¨¦cima de grado por encima del cero absoluto de temperatura, los 273? bajo cero. El resultado es que la diferencia de temperatura entre los m¨®dulos templado y fr¨ªo del Planck llega a ser de 300 grados.

?Por qu¨¦ es tan importante que los detectores est¨¦n fr¨ªos? Para evitar que su propia emisi¨®n de calor tape la del cielo. La labor de Planck es detectar las irregularidades en la radiaci¨®n c¨®smica del fondo de microondas, la primera luz que viaj¨® libremente por el espacio despu¨¦s del Big Bang; esas irregularidades pueden proporcionar gran cantidad de informaci¨®n sobre el pasado del universo, sobre el tipo de materia que lo compone o incluso sobre su destino -entre otras cosas-. En la pr¨¢ctica, esas irregularidades se traducen en diminutas variaciones de temperatura, de apenas millon¨¦simas de grado, en la radiaci¨®n de fondo. Detectar algo as¨ª es comparable a medir desde la Tierra el calor producido por un conejo en la Luna. As¨ª pues, dada la extrema sensibilidad exigida, bastar¨ªa que un detector se calentase una millon¨¦sima de grado para estropear la misi¨®n.

La m¨¢s sofisticada

Ha habido otras misiones para estudiar la radiaci¨®n de fondo de microondas, pero ninguna tan sofisticada como Planck, que podr¨¢ extraer 15 veces m¨¢s informaci¨®n de la radiaci¨®n c¨®smica de fondo que WMAP.

Unos 60 d¨ªas despu¨¦s del lanzamiento, y tras unas pocas maniobras, Planck alcanzar¨¢ su ¨®rbita operacional en torno a un punto en el espacio (el segundo punto de Lagrange, o L2), situado a 1,5 millones de kil¨®metros de distancia de la Tierra en direcci¨®n opuesta al Sol. Una vez en su destino, Planck tendr¨¢ una vida operacional m¨ªnima de 15 meses, durante los cuales completar¨¢ dos barridos completos del cielo.

A lo largo de este tiempo, el papel de la Oficina de Ciencia de Planck, en ESAC, ser¨¢ crucial. Nuestro trabajo, adem¨¢s de coordinar los equipos de los instrumentos de Planck, consiste en preparar la "agenda de observaci¨®n" del telescopio, colaborar en el procesado de los datos y dirigir el calibrado de los instrumentos. Tambi¨¦n se archivar¨¢n en ESAC los datos cient¨ªficos obtenidos por Planck, de forma que toda la comunidad cient¨ªfica pueda acceder a ellos.

Ahora s¨®lo falta tener los datos ya en la mano, para avanzar m¨¢s en nuestra comprensi¨®n de c¨®mo empez¨® todo.

Damien Texier, responsable de las operaciones cient¨ªficas de Planck (ESAC)