En busca del universo frío

R ecientemente, el telescopio espacial estadounidense WMAP ha revelado, mediante el análisis de la radiación de fondo, que la edad aproximada del universo es de 13.700 millones de años. Su precursor, el COBE, proporcionó 11 años antes las primeras imágenes que mostraban las ligerísimas fluctuaciones de la temperatura de esta radiación de fondo, interpretadas como indicios de las condensaciones de materia que se produjeron cuando el universo contaba apenas 300.0000 años y que darían lugar más tarde a las galaxias. Dentro de cuatro años, la Agencia Europea del Espacio (ESA) lanzará la nave Planck, para estudiar esta radiación con una precisión muy superior, lo que proporcionará nuevos datos sobre aquella lejana época.

El observatorio 'Planck' detectará la radiación de fondo de microondas

El telescopio espacial infrarrojo 'Herschel' observará planetas y el polvo interestelar

Junto a ella viajará, 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 más fríos, como los planetas, y el polvo interestelar a partir del cual nacen las estrellas, lo que permitirá conocer mejor la formación estelar y responder a cuestiones aún sin desvelar sobre el nacimiento de las galaxias. Con su espejo de 3,5 metros de diámetro será el mayor telescopio espacial construido (el Hubble tiene 2,4), y cubrirá regiones del espectro, desde el infrarrojo lejano hasta una longitud de onda submilimétrica (de 57 a 670 micras), no estudiadas por otros detectores de infrarrojo anteriores en órbita. Para aligerar el peso de un espejo semejante, éste se construirá con un innovador material de carburo de silicio.

Para poder realizar sus observaciones lejos de la contaminación térmica y electromagnética de la Tierra y del Sol, ambos satélites se colocarán en torno al punto 2 de Lagrange (L-2), situado a millón y medio de kilómetros de nuestro planeta, en dirección contraria al Sol, donde se compensan la gravedad terrestre y la solar, permitiendo mantener un cuerpo de forma estable y sin apenas consumo energético. Allí situados orbitarán a nuestra estrella y podrán 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 año, la WMAP, y hay varios proyectos para situar allí nuevos satélites en el futuro.

Planck, bautizada en honor del descubridor de los cuantos de radiación, el físico Max Planck, se mantendrá en activo durante 21 meses, analizando la radiación de fondo de microondas en todas las direcciones del espacio con una precisión sorprendente. "Aunque WMAP tiene una tecnología muy similar a la de Planck, ésta conseguirá una resolución diez veces mayor y sus datos serán , por tanto, mucho más precisos", dice Salvador Llorente, responsable del diseño del subsistema de control de actitud y órbita (AOCS), adjudicado a la empresa española Sener. El espejo principal de Planck recogerá la radiación de microondas y la concentrará en dos conjuntos de detectores que convertirán las señales en mediciones de temperatura. Este atípico termómetro será capaz de distinguir variaciones de millonésimas de grado en dicha radiación. Estas variaciones, llamadas anisotropías, son el indicio de diferentes densidades en la distribución inicial de la materia.

Esta radiación se emitió unos 300.000 años después del Big-Bang, cuando el universo se hizo transparente a la luz. Hasta entonces, la densidad cósmica era tan alta que la radiación se encontraba aprisionada en una sopa de partículas. La radiación de fondo tenía entonces una temperatura de unos 3.000ºC, pero se fue enfriando, a medida que el universo continuaba su expansión, hasta los 2,73ºK (-270,4 grados centígrados) actuales.

Por eso, para poder estudiar esa radiación es necesario que los detectores estén enfriados a temperaturas muy próximas a la suya. De hecho, todos los que incorpora Planck trabajarán por debajo de -253ºC. 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 analizarán la radiación trabajando, el primero, a 0,2ºK (-272,9ºC), y a 20ºK (-253ºC) el segundo, lo que permitirá determinar con precisión las anisotropías. Estas temperaturas se conseguirán gracias a una cámara criostática alimentada por helio líquido.

Además, Planck dispondrá de una excelente resolución angular, o agudeza visual, que indica el grado de separación entre dos puntos. De hecho distinguirá objetos espaciales cuyo tamaño aparente es de un quinto del de la Luna, una resolución mucho mayor que la de sus antecesores en el estudio de la radiación de fondo. Además, su espectro de detección será bastante amplio, desde 0,3 mm hasta 1 cm, lo que le permitirá diferenciar y separar la señal de dicha radiación de las interferencias que otros astros, e incluso nuestra propia galaxia, pueden producir en longitudes de onda cercanas o iguales.

El estudio de las anisotropías de la radiación de fondo permitirá abordar otras de las grandes cuestiones cosmológicas actuales, como la densidad de materia del universo y su naturaleza, la existencia y composición de la materia oscura o la determinación del futuro del universo, si continuara su expansión indefinidamente, se estabilizará o llegará a contraerse en algún momento.

En su primer año 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 años después del Big-Bang, reduciendo en 800 millones de años la estimación más aceptada hasta ahora. Pero también 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 energía oscura. La mejor resolución de Planck permitirá afinar aún más estas mediciones.