Planck: un telescopio para retroceder hasta el origen del universo

La ESA ha lanzado un nuevo telescopio espacial que ayudará a explicar cómo empezó el universo y de qué está hecho

El 14 de mayo la Agencia Europea del Espacio (ESA) ha lanzado un nuevo telescopio espacial, Planck , y ese lanzamiento marca el inicio de una nueva era para la cosmología. Planck es una poderosa herramienta para superar barreras en la investigación de las preguntas más fundamentales jamás formuladas por el ser humano: ¿cómo empezó el universo? ¿de qué está hecho? ¿cuál es su destino último? Pero ojo, las respuestas de Planck no serán el fin de una bonita historia -la de la búsqueda de nuestro origen-, sino la continuación de una saga con mucho suspense. Porque Planck, sin duda, traerá sorpresas. Y los hallazgos más emocionantes son los inesperados.

Hace sólo unas cuantas décadas, el estudio del origen del universo era un área de investigación en la que escaseaban los buenos datos. Pero ahora estamos en la edad de oro de la cosmología, convertida ya en uno de los campos más activos de la ciencia. Los experimentos cosmológicos, tanto basados en tierra como en el espacio, proporcionan resultados emocionantes. Y, en este contexto, Planck representa la próxima generación de herramientas para estudiar el origen.

Los científicos disponemos ya de un modelo sobre el principio y la evolución del cosmos: la teoría del Big Bang, según la cual el universo fue en el pasado mucho más denso y caliente que en la actualidad, y empezó a expandirse y a enfriarse hace unos 13.700 millones de años. Sobre esa descripción a grandes rasgos ya no quedan hoy dudas científicas, aunque sí numerosos e importantes interrogantes. La razón de su aceptación por parte de la comunidad científica es que se asienta sobre tres grandes descubrimientos -pilares- básicos.

El universo en expansión

Uno es la constatación, en 1920, de que el universo está en expansión: cada vez se hace más y más grande, y la distancia entre los objetos que lo integran es cada vez mayor. Eso implica que en el pasado toda la materia y la energía contenidas en el universo estaban concentradas en una región mucho más densa y caliente.

Más tarde se descubrió además que las estrellas son las fábricas de la inmensa mayoría de elementos químicos que hay en el universo -oxígeno, carbón, hierro...-. De la mayoría, pero no de todos. Algunos -pocos- elementos químicos fueron producidos en la infancia remota del universo, cuando éste era aún muy caliente.

El tercer hallazgo clave se produjo en 1964, cuando dos radioastrónomos -Arno Penzias y Robert Wilson- descubrieron por casualidad una radiación procedente de todo el cielo. El término radiación se usa aquí como sinónimo de luz, dado que su naturaleza es la misma que la de la luz visible, la infrarroja y la ultravioleta, la radiación de microondas... es decir, se trata de radiación electromagnética. Pues bien, la radiación detectada por Penzias y Wilson lo llena todo: no procede de un único objeto astronómico, sino de todo el universo. Procede de cuando el universo era, de nuevo, muy denso y caliente. Hoy se sabe que esa radiación, llamada radiación cósmica de fondo de microondas, o CMB en sus siglas en inglés, viene a ser algo así como la luz fósil del Big Bang.

Luz fósil

Es esa luz fósil lo que observará Planck con un detalle sin precedentes. ¿Por qué? Porque fue la primera luz que pudo viajar libremente por el espacio, cuando, en su proceso de expansión, el universo se enfrió lo bastante como para que materia y radiación se separaran. Hasta esa época, que corresponde a unos 380.000 años tras el Big Bang, materia y radiación permanecían acopladas por las altas temperaturas. Y lo interesante es que, al producirse la separación, la radiación conservó ciertas huellas de la materia. Esas huellas pueden detectarse aún hoy, y en ellas hay gran cantidad de información sobre el pasado del universo. Planck es la máquina perfecta para extraerla.

Concretemos más. Las huellas vienen a ser las semillas de las grandes estructuras de materia que pueblan el universo actual: galaxias y cúmulos de galaxias. Como embriones que se acaban convirtiendo en un organismo adulto, en torno a esas semillas primigenias se fue acumulando más y más materia a medida que el universo se enfriaba, hasta dar lugar a las estructuras que hoy vemos.

Ahora bien, no es nada fácil estudiar las marcas dejadas en la radiación por las semillas de materia. En la práctica, esas huellas se detectan como diferencias muy pequeñas de temperatura en la radiación de fondo. Temperatura, ésa es la palabra clave. Cuando materia y energía se desacoplaron el universo estaba a unos 3.000º centígrados. Hoy, tras más de 13.000 millones de años de expansión y enfriamiento, está a 270º bajo cero. Ésa es la temperatura a que está el espacio exterior, y también la de la radiación de fondo. Pues bien, para buscar las huellas de la materia en la energía hay que medir la temperatura de todo el cielo con una precisión de una parte en un millón. Y en eso consistirá el trabajo de Planck. Planck medirá las minúsculas variaciones en la temperatura del universo como el termómetro más sensible jamás lanzado.

Jan Tauber, jefe científico de la misión Planck de la ESA

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El telescopio espacial Planck es desempaquetado a su llegada al Centro Espacial Europeo en la Guyana Francesa, en Kourou, desde donde será lanzado. / ESA / THALES

Ilustración que muestra la evolución del universo. Tres minutos después del Big Bang el universo estaba a un millón de grados de temperatura. La materia estaba ionizada y acoplada a la radiación, que no podía viajar libremente por el espacio. Cuando la temperatura bajó a unos 3.000 grados, se formaron átomos neutros; la materia dejó de interactuar con las partículas de radiación elctromagnética -los fotones-, y éstas pudieron liberarse. El universo se llenó de luz. Esto se produjo 380.000 años tras el Big Bang. En la ilustración esta época corresponde a la superficie roja y verde. / ESA

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