El próximo martes se anunciarán los primeros resultados de la misión Planck de la ESA en 2011

Por Francisco R. Villatoro, el 7 enero, 2011. Categoría(s): Astronomía • Ciencia • Noticias • Physics • Science ✎ 7

El próximo martes, 11 de enero de 2011, la ESA (Agencia Europea del Espacio) ha convocado una rueda de prensa para anunciar los primeros resultados de la misión Planck. No se presentarán datos sobre el fondo cósmico de microondas, que habrán de esperar a 2012, como pronto. Se limitarán a presentar un catálogo con las fuentes de ruido que se han detectado. El fondo cósmico de microondas (CMB) es una radiación muy fría (unos 2’7 K) por lo que este ruido «contaminante» proviene de los objetos más fríos de nuestra Vía Láctea y del universo. Este mapa del cielo será un tesoro científico para los astrónomos de todo el mundo, según anuncia el comunicado de prensa: «Call for Media: briefing on first results from ESA’s Planck mission,» News, ESA’s Planck, 4 Jan. 2011. En este blog, como en muchos otros, estaremos atentos a dicho anuncio (que nos comentó nuestro amigo y lector César).

Me gustaría aprovechar para recordar por qué la misión Planck no proporcionará datos preliminares del fondo cósmico de microondas hasta 2012. Voy a contaros mi opinión personal y como tal es criticable. ¿Cuál es la diferencia entre WMAP y Planck? ¿Por qué nos parece que Planck publica muy lento y WMAP publicó muy rápido? ¿Hay tantas diferencias entre la NASA y la ESA?

Recordemos y comparemos. WMAP fue lanzado por la NASA el 20 de abril de 2001 y alcanzó el punto de Lagrange L2 en el sistema Tierra-Sol el 1 de octubre de 2001. WMAP tomaba un mapa de todo el cielo cada 6 meses y completó su primer mapa del cielo en abril de 2002. WMAP publicó el análisis de su primer año de observaciones del CMB el 11 de febrero de 2003 (el avance científico más importante del año 2003 según la revista Science). Posteriormente se han publicado los análisis del tercer año de observaciones (WMAP-3) el 17 de marzo de 2006, del quinto (WMAP-5) el 28 de febrero de 2008, y del séptimo (WMAP-7) el 26 de enero de 2010 [fechas extraídas de la wiki]. WMAP ha tomado datos hasta septiembre de 2010 y en octubre de 2010 se cambió su órbita para moverlo hasta una órbita de «basura espacial.» 

Planck fue lanzado por la ESA el 14 de mayo de 2009 y alcanzó el punto de Lagrange L2 en el sistema Tierra-Sol el 3 de julio de 2009. Planck empezó a tomar datos el 13 de agosto de 2009 y toma un mapa completo del cielo cada 6 meses. El primer mapa completo el cielo (All-Sky Survey) se completó el 14 de febrero de 2010. A día de hoy ya se tienen dos mapas completos del cielo y se debe estar obteniendo el tercero. Se espera que el análisis de los dos primeros años de Planck, unos 4 mapas completos del cielo, se publique en la primavera o verano de 2012. No se espera la publicación del análisis del primer año (2 mapas completos del cielo).

La gran diferencia entre WMAP y Planck es la vida de la misión. WMAP estaba pensado para tomar datos durante 9 años, pero Planck estaba concebido para tomar datos durante 15 meses (2 mapas completos del cielo), aunque el 15 de enero de 2010 se decidió extender la misión hasta los 30 meses (4 mapas completos del cielo). ¿Por qué solo 2 años y medio de misión? Por que es la vida esperada para el sistema criogénico activo que mantiene ciertos sensores a unos 0’1 K. No se sabe con seguridad, pero se duda de que funcione mucho más allá de 2 años. Conforme los sensores se calientan, la sensibilidad de Planck decrece y con ella sus ventajas respecto a WMAP. Hay que recordar que ni WMAP ni Planck son misiones que puedan ser reparadas (están demasiado lejos de la Tierra). Más información en J. A. Tauber et al., «Planck pre-launch status: The Planck mission,» Astronomy & Astrophysics, 520: A1 (2010).

¿Por qué no se habilita una página web pública con todos los datos recogidos por Planck para su análisis por cualquier investigador del mundo? La razón, en mi opinión, es la carrera hacia el Premio Nobel. COBE recibió el Premio Nobel de Física de 2006 y WMAP, seamos francos, nunca lo recibirá. Sin embargo, el objetivo de Planck es estudiar la inflación cósmica y demostrar la existencia del fondo cósmico de ondas gravitatorias (modos B en la polarización del CMB). Si lo descubre, la misión Planck recibirá el Premio Nobel. Ahora bien, si se liberan públicamente los datos obtenidos por la misión Planck, los científicos que han estudiado los datos de WMAP en busca de modos B podrían encontrarlos en dichos datos y adelantarse a la misión Planck en la carrera hacia el Nobel. Son datos muy difíciles de analizar pero muy apetecibles: se estima que, por su calidad, un año de datos de Planck equivale a unos 100 años de observación de WMAP.

Volviendo a la rueda de prensa, hay que recordar que una misión como Planck tiene que dar «señales de vida» en los medios de vez en cuando y para ello tiene que liberar datos preliminares; lo más fácil es publicar el ruido de fondo que hay que eliminar para analizar ls señal del CMB. Estos datos son interesantes para los astrónomos y astrofísicos, pero de poco interés para el público en general (nadie obtendrá un Premio Nobel analizando dicho ruido). Aún así, presentados con una imagen bonita alcanzan titulares en todos los medios. Basta recordar la imagen de la Vía Láctea obtenida por Planck en julio de 2010.

¿Realmente Planck detectará los modos B en la polarización del CMB? Igual que pasa con el bosón de Higgs, nadie sabe si estos modos existen o no, pero incluso si no existen (o su amplitud es tan pequeña que Planck no es sensible a ellos) será un gran descubrimiento. Planck también nos ofrecerá gran información indirecta sobre la inflación cósmica y los primeros instantes de la gran explosión («Lo que se descubrirá sobre el universo gracias al satélite Planck,» 22 feb. 2010). Aún así, no sé si dicha información será suficiente para poner a la misión Planck en la carrera hacia el Nobel. En mi opinión, descubrir y caracterizar los modos B son el gran resultado esperado por todos para la misión Planck.

Hablando de la inflación cósmica y de Planck quizás convenga recordar algunas cosas.

¿Es el universo realmente plano? La teoría de la inflación de Guth (1980) explica cómo las fluctuaciones cuánticas en el universo primitivo podrían crecer hasta convertirse en las grandes estructuras del universo que vemos hoy en día. La inflación predice que la densidad de energía total del universo tiene el valor crítico igual a la unidad Ω=1. Sin embargo, el estudio de las grandes estructuras del universo y de la radiación de fondo cósmico de microondas indica que la densidad de energía de la materia solo da cuenta de un 25% del total de la densidad de energía crítica. O el universo no es plano y la teoría de la inflación es incorrecta, o hay algo más que materia en el universo. Ya en 1984, Peebles, por un lado, y Turner, Steigman y Krauss, por otro, propusieron que la constante cosmológica era la responsable del 75% restante. Así nació el concepto de «energía oscura» (aunque en aquella época se le llamaba con otros nombres, como «quintaesencia»). Podría haber otras explicaciones, como la propuesta en 1995 por Bartlett y sus colegas: la constante de Hubble podría ser mucho más pequeña de lo que sus medidas experimentales indican. Pero, hoy en día, la «energía oscura» es ya parte íntegra del modelo cosmológico de consenso gracias al descubrimiento de la aceleración de la expansión cósmica del universo.

Una supernova de tipo Ia (SN Ia) se cree que es la explosión de una enana blanca que acreta materia de una estrella compañera cuando alcanza el límite de Chandrasekhar. Fritz Zwicky fue quien les dio el nombre de SN Ia y señaló que sus curvas de luminosidad podrían usarse como cándelas estándar, estrellas patrón para medir grandes distancias. Esto ya se sabía en la década de los 1970, pero lo difícil era encontrar un método eficaz para descubrir estrellas SN Ia. El gran avance se produjo en la década de 1990 por parte de dos equipos de investigadores, el pionero Supernova Cosmology Project (SCP) liderado por Saul Perlmutter y el High-z Supernova Search Team (High-z) liderado inicialmente por Brian Schmidt. Ambos equipos eran capaces de encontrar múltiples SN Ia de explosión reciente y utilizar el método desarrollado en 1993 por Mark Phillips para correlacionar en el tiempo la caída de la curva de la luz de cada SN Ia. La figura de arriba muestra el resultado de aplicar el método. Gracias al método de Phillips, suponiendo que el brillo intrínseco de todas las SN Ia es el mismo, es posible estimar la distancia a la que se encuentran a partir de una estimación de gran calidad de su brillo aparente, que han posibilitado los detectores CCD. Los primeros resultados de estas técnicas para SN Ia de alto corrimiento al rojo, obtenidos durante los años 1995-1997, tenían gran error y su interpretación era difícil.

La energía oscura se descubrió gracias al estudio de 16 SN Ia por parte del equipo de Riess et al. (1998) y 42 SN Ia por parte de Perlmutter et al. (1999). Las SN Ia más lejanas eran más débiles de lo esperado. La explicación más sencilla era que la tasa de expansión del universo se estaba acelerando, al contrario de lo esperado para un universo dominado por la materia. Por tanto, tenía que existir un nuevo componente del universo con una presión muy negativa llamado «energía oscura» por Michael Turner. El descubrimiento del universo en aceleración marcó un hito histórico en la cosmología moderna. Los interesados en más detalles sobre la (corta) historia de la energía oscura y sobre sus verificaciones experimentales disfrutarán con Dragan Huterer (University of Michigan), «The Accelerating Universe,» ArXiv, 6 Oct 2010; este artículo de 26 páginas es fácil de leer y está dirigido a un público científico general, pero incluso los físicos disfrutarán con su lectura. Y a los que tengan acceso a las revistas de IOP les recomiendo también leer Alex Harvey, «Dark energy and the cosmological constant: A brief introduction,» Eur. J. Phys. 30: 877–889, 2009; más breve, pero empieza antes, desde Einstein y los primeros modelos cosmológicos.

Más información sobre la misión Planck en su «libro azul» titulado «PLANCK The Scientific Programme,» ESA-SCI(2005)1 y el  número especial de la revista Astronomy & Astrophysics en sep/oct de 2010.



7 Comentarios

  1. Hace unos días explicitaba mis quejas sobre la política de los chicos de Planck en este mismo blog. Rectificar es de sabios y veo muy bien la medida de publicar datos, aunque sean parciales.
    No se podía estar en silencio años y años.
    Esperemos que los resultados consigan eliminar más de una propuesta, seleccionándose así algunas teorías.

  2. El guardar y no publicar los datos para ganar un Nobel debería ser motivo precisamente para no conceder un Nobel.
    Una cosa es tener preferencia y ver los datos unas semanas antes que los demás, y otra el enlentecer intencionadamente posibles avances cientificos meses o años. Alfred Nobel estipulo que se dieran a quienes hacían mas por ese avance, no a quienes hicieran mas por ganar un premio.

    1. Fer137, lo de la carrera al Nobel es mi opinión personal, no hay que darle muchas vueltas al asunto. Yo creo que liberarán los datos una vez publiquen su análisis detallado (digamos a finales de 2013). Los que mejor pueden realizar el análisis son los miembros científicos de la misión Planck y dos años no es nada de tiempo en ciencia.

    2. Bueno, hoy en día la cosa funciona así. Hay grupos que trabajan para el Nobel, y se acabó. O estás en ellos o nada. Es un grupo cerrado de candidatos en la práctica. Hay que relativizar un poco creo yo. De hecho, me da la impresión que cada vez los premios Nobel están más devaluados. Cada vez hay más polémicas, por unas causas o por otras. Este año por ejemplo, el premio Nobel de física ha tenido también su dosis de polémica porque no se hacía referencia en la adjudicación del premio Nobel a trabajos anteriores fundamentales para el desarrollo del trabajo que ha sido finalmente premiado, de acuerdo con los autores de dichos trabajos.

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