Planck: medir la temperatura del universo para desvelar su origen

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 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.

El satélite Planck mide 4,2 metros de altura y tiene un diámetro máximo de 4,2 metros

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.

¿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.

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)