Planck — Satélite de la ESA que cartografió el Fondo Cósmico de Microondas

Planck (ESA) cartografió el Fondo Cósmico de Microondas: mapas de CMB de alta precisión que revelan la edad del Universo, la densidad de materia y claves esenciales de la cosmología.

Planck fue un observatorio espacial operado por la Agencia Espacial Europea (ESA) desde 2009 hasta 2013. Fue lanzado el 14 de mayo de 2009 a bordo de un cohete Ariane 5, junto con el satélite Herschel, y colocado en órbita alrededor del punto de Lagrange L2, a unos 1,5 millones de km de la Tierra.

Ha cartografiado las anisotropías del fondocósmicode microondas (CMB) en las frecuencias de microondas e infrarrojas, con una alta sensibilidad y una pequeña resolución angular. Los mapas de Planck cubrieron todo el cielo en múltiples bandas de frecuencia, lo que permitió separar la señal cosmológica de los distintos componentes de primer plano (polvo galáctico, emisión sincrotrón, fuentes puntuales, etc.).

La misión mejoró las observaciones realizadas por la Sonda de Anisotropía de Microondas Wilkinson (WMAP) de la NASA. Planck proporcionó una importante fuente de información sobre cosmología y astrofísica. Puso a prueba las teorías sobre el Universo primitivo y el origen de la estructura cósmica, midiendo con precisión la temperatura y la polarización del CMB, así como el efecto de lente gravitatoria sobre esas señales.

Instrumentos y diseño

El satélite llevaba dos instrumentos principales diseñados para cubrir un amplio rango de frecuencias:

• Low Frequency Instrument (LFI): operó en bandas de ≈30–70 GHz usando radiómetros refrigerados, optimizado para medir la polarización y las bajas frecuencias donde domina la emisión de la galaxia.
• High Frequency Instrument (HFI): cubrió bandas desde ≈100 hasta 857 GHz con detectores bolométricos muy sensibles refrigerados a temperaturas extremadamente bajas (hasta ≈0,1 K), permitiendo alta resolución angular y buena sensibilidad a la estructura fina del CMB y al polvo galáctico.

La combinación de LFI y HFI permitió a Planck obtener mapas multifrecuencia esenciales para separar componentes y obtener mediciones cosmológicas limpias.

Cronología de la misión

• Lanzamiento: 14 de mayo de 2009.
• Operaciones científicas: 2009–2013 (con campañas continuas de observación). El HFI dejó de funcionar cuando se agotaron sus refrigerantes en enero de 2012, pero los datos recopilados hasta ese momento fueron suficientes para la mayoría de los resultados clave; el satélite fue desactivado y dado de baja en octubre de 2013.
• Publicaciones y liberaciones de datos: Planck publicó resultados intermedios (2013 y 2015) y una liberación final de productos científicos y mapas (2018), que siguen siendo una referencia para cosmología.

Resultados científicos principales

Entre los logros más relevantes de Planck se incluyen:

• Determinación precisa de los parámetros del modelo cosmológico estándar (ΛCDM), como la fracción de materia total y de materia bariónica, y la densidad de energía oscura. Estos resultados consolidaron el modelo de un Universo homogéneo y en expansión acelerada con estructura formada por fluctuaciones gaussianas casi escala-invariantes.
• Medición de la edad del Universo, estimada en aproximadamente 13,8 mil millones de años, con una incertidumbre muy pequeña en el marco del modelo ΛCDM (edad del Universo).
• Valores precisos de la constante de Hubble dentro del modelo ΛCDM que, aunque consistentes internamente con los datos de Planck, han generado debate al diferir ligeramente de medidas locales independientes.
• Mapas de polarización del CMB con alta calidad, límites estrictos sobre modos B primordiales y aportes importantes para pruebas de modelos de inflación (por ejemplo, la medida del índice espectral de las perturbaciones, n_s, y límites sobre no-gaussianidades).
• Medición de la lente gravitatoria del CMB y reconstrucción del potencial de lente a gran escala, lo que permitió estudiar la distribución de materia oscura y su evolución.
• Catálogos y mapas de primer plano: emisiones del polvo galáctico, nubes frías, emisiones sincrotrón y catálogos de fuentes puntuales, que son recursos valiosos para la astrofísica galáctica y extragaláctica.

Legado y disponibilidad de datos

Desde el final de su misión, Planck ha proporcionado las mediciones más precisas de varias cifras clave. Entre ellas, la densidad media de la materia ordinaria y la materia oscura en el Universo, y la edad del Universo. Sus mapas multifrecuencia y productos derivados (espectros de potencia, mapas de polarización, mapas de lente y catálogos de fuentes) están disponibles públicamente y son ampliamente utilizados por la comunidad científica para estudios cosmológicos y astrofísicos.

Planck está ahora apagado, pero su legado continúa: sus datos siguen siendo una referencia para la cosmología moderna, sirven para comparar y complementar medidas independientes (por ejemplo, de supernovas, lentes gravitatorias de galaxias y estudios de galaxias) y ayudan a planificar futuras misiones y experimentos de CMB destinados a mejorar aún más la sensibilidad y el control de sistemáticos.

Preguntas y respuestas

P: ¿Qué era Planck?

P: ¿Qué observó Planck?

P: ¿Cómo mejoró Planck las observaciones anteriores?

P: ¿Cuál era el objetivo de la misión de Planck?

P: ¿Qué mediciones ha realizado Planck desde que finalizó su misión?

P: ¿Planck sigue operativo?

P: ¿Qué contribución significativa hizo Planck al campo de la astrofísica?

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