Herschel y Planck a la búsqueda de la Gran Explosión o "Big-Bang”

Saber si el Universo se expande, o se contrae, si el Universo es cerrado o abierto, o si continuará su expansión o por el contrario volverá a contraerse. Las misiones Herschel y Planck de la ESA, proporcionarán respuesta a la comunidad científica a muchas de estas incógnitas.

"Los dos observatorios espaciales, son los más complejos jamás antes construidos en Europa.”

Los satélites Herschel y Planck de la Agencia Europea del Espacio (ESA), fueron lanzados conjuntamente con éxito el pasado 16 de abril desde el Centro Espacial de la Guayana Francesa en Kourou, a bordo de un Ariane 5. Estos dos observatorios espaciales, son los más complejos jamás antes construidos en Europa, al finalizar su largo viaje serán colocados en una órbita estable en un punto a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra (Lagrange 2), a fin de garantizar las condiciones térmicas necesarias para observar algunas de las radiaciones más frías del Universo.

Desde que en 1948 el físico ruso nacionalizado estadounidense George Gamow modificara la teoría de Lemaître del núcleo principal, estableciendo que el Universo se creó en una explosión gigantesca y que los diversos elementos que hoy se observan se produjeron durante los primeros minutos después de la Gran Explosión o "Big-Bang", cuando la temperatura extremadamente alta y la densidad del Universo fusionaron partículas subatómicas en los elementos químicos.

"Planck contribuirá a dar respuesta a uno de los más importantes conjuntos de preguntas de la ciencia moderna, ¿cómo comenzó el Universo?”

Cálculos más recientes indican que el hidrógeno y el helio habrían sido los productos primarios del "Big- Bang", y los elementos más pesados se produjeron más tarde, dentro de las estrellas. Sin embargo, la teoría de Gamow proporciona una base para la comprensión de los primeros estadios del Universo y su posterior evolución. A causa de su elevadísima densidad, la materia existente en los primeros momentos del Universo se expandió con rapidez. Al expandirse, el helio y el hidrógeno se enfriaron y se condensaron en estrellas y en galaxias. Esto explica la expansión del Universo y la base física de la ley de Hubble*.

Según se expandía el Universo, la radiación residual del "Big-Bang" continuó enfriándose, hasta llegar a una temperatura de unos 3 K (-270 °C). Estos vestigios de radiación de fondo de microondas fueron detectados por los radioastrónomos en 1965, proporcionando así lo que la mayoría de los astrónomos consideran la confirmación de la teoría del "Big-Bang".

No obstante, aún quedan problemas sin resolver en el modelo del Universo en expansión, como es el conocer si el Universo es cerrado o abierto (esto es, si continuará expandiéndose o se volverá a contraer).

Muchos de los trabajos habituales en cosmología teórica se centran en desarrollar una mejor comprensión de los procesos que deben haber dado lugar al "Big-Bang". La teoría inflacionaria**, formulada en la década de 1980, resuelve dificultades importantes en el planteamiento original de Gamow al incorporar avances recientes en la física de las partículas elementales.

Sin embargo, la mayoría de los cosmólogos se preocupan más en localizar el paradero de la materia oscura, no obstante una minoría, encabezada por el sueco Hannes Alfvén, premio Nobel de Física, mantienen la idea de que no sólo la gravedad sino también los fenómenos del plasma, tienen la clave para comprender la estructura y la evolución del Universo.

¿Cuál será la contribución de la misión Herschel y Planck?

La misión Planck

Planck contribuirá a dar respuesta a uno de los más importantes conjuntos de preguntas de la ciencia moderna, ¿cómo comenzó el Universo?, ¿cómo evolucionó hacia el estado que hoy observamos, y cómo va a seguir evolucionando en el futuro? El objetivo de Planck es analizar, con la mayor precisión nunca antes conseguida, los restos de la radiación que llenaron el Universo inmediatamente después del "Big-Bang", lo que observamos hoy en día como el Fondo Cósmico de Microondas.

Objetivos:

• Cartografía de Fondo Cósmico de Microondas anisotrópicas con mejora de la sensibilidad y la resolución angular.
• Determinación de la constante de Hubble.
• Prueba inflacionaria del Universo cercano.
• La medición de la amplitud de las estructuras de Fondo Cósmico de Microondas.

La misión Herschel

Herschel será capaz de observar el frío y las regiones cargadas de polvo del Universo que son inaccesibles a otros telescopios. Su principal misión es estudiar la génesis de las galaxias y los cambios en la formación de las estrellas, así como el polvo y las nubes de gas que podrían dar luz al nacimiento de las estrellas, los discos protoplanetarios y complejas moléculas orgánicas en el cometa Comas. Sucesor del ISO (Observatorio Espacial de Infrarrojos), que revolucionó las observaciones astronómicas infrarrojas desde 1995 hasta 1998.

El satélite Herschel, enviado a la Guayana Francesa el 11 de febrero, será el mayor telescopio en órbita hasta la llegada del futuro Telescopio Espacial James Webb en 2013.

Objetivos:

• Estudio de la formación de galaxias en el Universo cercano y su posterior evolución.
• Investigar la creación de las estrellas y su interacción con el medio interestelar.
• Observar la composición química de la atmósfera y las superficies de los cometas, los planetas y satélites.
• Examinar la química molecular del Universo.

Participación industrial

Las misiones Herschel y Planck, han requerido constituir el mayor consorcio espacial industrial nunca antes construido: más de cien empresas europeas, incluyendo España, y americanas han participado en el proyecto.

La participación española se resume en la siguiente lista:

La industria española ha tenido una notable contribución en las dos misiones Herschel y Planck, superando los 88 millones de euros entre las dos misiones. El reparto en concreto es de 52 millones en la misión Herschel y 36 millones en Planck. La participación más relevante de la industria española corresponde a las siguientes empresas:

• Alter Technology Group :: Aprovisionamiento de más de 650.000 componentes electrónicos y de los 8.000 ensayos llevados a cabo.
• DEIMOS Space :: Análisis de misión de Herschel y Planck y participación en el procesamiento de datos de Herschel que tendrá lugar en el centro de datos científicos en ESAC.
• EADS Astrium Crisa :: Equipos electrónicos para el procesado de señal de Herschel, convertidores de potencia para las dos misiones y la electrónica para Planck del radiómetro, el enfriador y su pre-regulador, además del cableado criogénico del enfriador.
• EADS CASA Espacio :: Estructuras del módulo de servicios para Herschel y para Planck, y la estructura del soporte del criostato y su cableado para Herschel.
• GMV :: Herramienta de definición de bases de datos para las dos misiones. Además para Herschel, ha desarrollado el sistema de gestión de peticiones, el entorno de procesamiento interactivo y ha participado en el centro de operaciones científicas de la ESA en España.
• INSA :: Actividades de soporte a las operaciones de Herschel en ESAC en áreas de ciencia, ingeniería de software y operaciones científicas, así como soporte administrativo.
• Mier Comunicaciones :: Módulos posteriores de las bandas de 30 y 44 GHz del Instrumento de Baja Frecuencia de Planck.
• RYMSA :: Antenas de TTC para los dos satélites, así como el conjunto de 14 cadenas de guía onda para radiofrecuencia.
• SENER :: Sistema de guiado y control (AOCS) para el apuntamiento, estabilización y posición de los dos satélites. También ha realizado el banco para el montaje de los elementos ópticos de Herschel.
• Thales Alenia Space España :: Equipos de comunicación de los datos científicos y de TTC en banda X, y los equipos de distribución de radiofrecuencia de Herschel y Planck. Para Herschel, también ha fabricado 40 amplificadores criogénicos de frecuencia intermedia.

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