1964 1,5 metri l`UNiverso bambiNo Di plaNck 1,5

editoriale
numeri
di scienza
L’Universo bambino
di Planck
L4
L3
Macchina del tempo, o anche
paleontologo astronomico: non mancano
le metafore suggestive per Planck,
il satellite dell’Agenzia spaziale europea
(Esa) lanciato nel maggio 2009 con
l’obiettivo di studiare l’origine e le prime
fasi di vita dell’Universo: in altre parole,
nascita e infanzia. Nell’estate del 2010
e all’inizio di quest’anno sono arrivati i primi
risultati della missione, che è riuscita
a “scattare” una foto molto accurata della
radiazione cosmica di fondo, la “traccia
fossile” del big bang, e a identificare
un ricco catalogo di sorgenti galattiche
ed extragalattiche.
L1
L2
L5
1,5
milioni di km
Distanza di Planck dalla Terra. Il satellite orbita
attorno a un punto di equilibrio del campo
gravitazionale combinato della Terra e del Sole
chiamato punto lagrangiano L2, situato dalla
parte opposta rispetto al Sole. Durante l’anno
L2 si muove intorno al Sole insieme al nostro
pianeta. Questa collocazione offre a Planck la
possibilità di osservare l’Universo con minime
interferenze da parte delle emissioni
(di calore ed elettromagnetiche) del Sole e
della Terra. Inoltre, garantisce ai suoi pannelli
solari un’alimentazione continua.
1964
Anno in cui venne identificata la radiazione cosmica di fondo, una radiazione a
microonde che pervade tutto l’Universo ed è ritenuta uno degli indizi più
importanti a sostegno della teoria del big bang. Secondo questa teoria, circa
13,7 miliardi di anni fa l’Universo avrebbe iniziato a espandersi e a raffreddarsi
a partire da una condizione iniziale di altissima densità e temperatura.
Per i cosmologi la radiazione cosmica di fondo, che risale ad “appena”
380 000 anni dopo il big bang, rappresenta la “traccia fossile” del big bang
stesso. Per questo, studiarla accuratamente, come sta facendo Planck,
dovrebbe permetterci di saperne di più su quello che è successo nelle prime
frazioni di secondo dopo il big bang.
6 aprile 2011
ESA / Thales / EADS
Don Wilkie / istockphoto
valentina murelli
1,5 metri
Apertura effettiva del telescopio di Planck,
che raccoglie la radiazione cosmica di fondo
per indirizzarla agli strumenti scientifici di
rilevazione posti a bordo del satellite: LFI (Low
Frequency Instrument) e HFI (High Frequency
Instrument). Lo specchio del telescopio è
stato realizzato in fibra di carbonio ricoperta
da un sottilissimo strato di alluminio. LFI è uno
strumento tutto italiano, progettato e
realizzato grazie alla collaborazione tra centri
di ricerca, Agenzia spaziale italiana e, sul
fronte industriale, Thales Alenia Space Italia.
sorgenti
2,75 kelvin
Oggetti astronomici, galattici ed extragalattici,
osservati da Planck: è il più grande catalogo di
sorgenti “fredde” mai realizzato. Tra gli oggetti
identificati nella nostra galassia figurano stelle avvolte
nella polvere e nuclei di nubi molecolari, mentre al di
fuori della Via Lattea si segnala l’identificazione di 189
ammassi di galassie, 20 dei quali finora sconosciuti
(come l’ammasso PLCK G214.6+37.0 nell’immagine).
9 frequenze
“Catalogo” delle frequenze
di radiazione
elettromagnetica analizzate
da Planck. Le basse
frequenze, comprese tra 30
GHz e 70 GHz, sono
intercettate dai 22 ricevitori
radio dello strumento LFI,
mentre le alte frequenze, tra
100 e 857 GHz, sono
intercettate dai 52 bolometri
(dispositivi che misurano la radiazione
elettromagnetica) di HFI. Questa ampia copertura
dello spettro è necessaria per riuscire a distinguere
dati scientifici rilevanti (cioè quelli relativi alla
radiazione cosmica di fondo), da segnali indesiderati,
vale a dire radiazioni della stessa lunghezza d’onda
emesse da altri corpi celesti (il cosiddetto rumore di
fondo). Nell’immagine una delle antenne di LFI.
0,1 kelvin
Temperatura alla quale sono mantenuti alcuni dei rivelatori di
Planck, così bassa da renderli i punti più freddi attualmente
presenti nel Sistema solare (e forse nell’intero Universo). Questa
temperatura, resa possibile da un sofisticato sistema di
raffreddamento (nell’immagine), è necessaria per un corretto
funzionamento degli strumenti, che sono in grado di misurare
variazioni di temperatura dell’ordine dello 0,001%.
ESA / AOES MEDIALAB
INAF / RENATO CERISOLA
Temperatura media della radiazione cosmica di fondo. Alcune
regioni dell’Universo mostrano piccolissime variazioni dalla media:
per i cosmologi, queste sono tracce di eventi cosmici successivi al
big bang, come la formazione delle prime strutture a grande scala
dell’Universo (galassie e ammassi di galassie). Planck funziona
come un termometro supersensibile, in grado di rilevare
piccolissime fluttuazioni di temperatura. Sopra è riportata
l’immagine a tutto cielo, elaborata a partire dai primi dati del
satellite, della radiazione cosmica di fondo, ben visibile con le sue
fluttuazioni (“granulosità” di colori differenti) nelle porzioni
superiore e inferiore dell’immagine stessa. La porzione centrale è
occupata da una diffusa emissione di gas e polveri nella Via Lattea,
nelle stesse frequenze “viste” da Planck.
ESA / Planck Collaboration
ESA / Planck Collaboration
15 000
?
L’accurata analisi dei dati raccolti da Planck potrebbe
aiutare a rispondere ad alcune delle grandi questioni
cosmologiche. Per esempio: che cosa e quando ha
dato il via al Big Bang? Qual è la densità precisa della
materia nell’Universo e qual è la vera natura di questa
materia? E, naturalmente, quale sarà il destino
dell’Universo? Continuerà a espandersi per sempre
oppure collasserà su sé stesso?
aprile 2011 7