Unibertsoaren jatorria ardatz

(Argazkia: ESA- Guarniero)

Planck espazio-ontziaren helburua izango da unibertsoaren jatorriari buruzko zantzuak aurkitzea eta unibertsoak ordutik gaur egundaino izan duen eboluzioa aztertzea. Izan ere, oraindik ere lausoz betetako jakintza-alorra da unibertsoaren jatorriari buruzkoa. Horri guztiari erantzuteko, mikrouhin-erako hondoko erradiazio kosmikoak aztertuko ditu.

Bereziki, John C. Mather eta George F. Smoot fisikarien lana osatzen lagundu nahi dute misio horren bidez. Zientzialari horiek 2006ko Fisikako Nobel saria jaso zuten, COBE satelitearekin mikrouhin-erako hondoko erradiazio kosmikoan egindako lanarengatik.

Tenperatura ikergai

Mikrouhin-erako hondoko erradiazio kosmikoa ez du objektu jakin batek igortzen, unibertso osoan zehar barreiatuta dago. Planck espazio-ontzia erradiazio hori neurtzeko eta behar diren neurketa guztiak egiteko diseinatu dute. Batez ere mikrouhin-erako hondoko erradiazio kosmikoan gertatzen diren tenperatura-aldaketak neurtuko ditu sateliteak. Izan ere, tenperatura ezinbesteko aldagaia dela diote adituek unibertsoaren jatorria eta bilakaera argitzeko. Unibertsoaren trinkotasuna neur daiteke, hein batean, tenperaturaren bidez, eta, trinkotasunaren arabera, kosmosaren nolakotasuna. Izan ere, galaxiak, hain justu, unibertsoaren zatirik trinkoenetan sortu zirela pentsatzen da.

Planck sateliteari egindako zenbait proba.

ESA

Mikrouhin-erako hondoko erradiazio kosmiko horren tenperatura ezaguna da, eta oso hotza, 2,7 K-ekoa gutxi gorabehera (-270 ºC). Hala ere, adituek datu zehatzagoak lortu nahi dituzte. Izan ere, tenperatura hori ez da berdina unibertsoaren leku guztietan, eremu beroagoak nahiz hotzagoak daude. Tenperatura-ezberdintasun horiek ez dira oso handiak, baina, besteak beste, galaxien sorrerari buruzko informazioa jasotzeko adinakoak suerta litezke.

Azken finean, zeruaren 'argazkia' lortu nahi dute, baina argazki horretan ez dira, ohi bezala, planetak eta izarrak agertuko, baizik eta soilik tenperaturak. Izan ere, espazio-ontzi horren tresnak zero absolutuaren inguruko tenperaturaraino hoztuz gero, gai dira mikrouhin-erako hondoko erradiazio kosmikoaren tenperatura-aldaketa ñimiñoenak ere ikaragarrizko zehaztasunaz neurtzeko. Hondoko erradiazio kosmiko hori ikertuz gero, jatorritik ikertzen da, Big Bang-aren eztandatik gaur egunera arte.

Planck espazio-ontziak 1.900 kilogramoko pisua du, eta gutxi gorabehera 4,2 metroko altuera eta diametroa ditu. Mikrouhin-erako hondoko erradiazio kosmikoa 1,5 metro neurtzen duen ispilu primario bat duen teleskopio batez jasoko du. Jasotako erradiazio hori sentikortasun handiko bi detektagailutan ardaztuko du: LFI (Low Frecuency Instrument) eta HFI (High Frecuency Instrument).

Lehenak zenbait irrati-hargailu erabiliko ditu, jasotako seinalea anplifikatzeko eta seinale elektriko bilakatzeko. Alegia, hargailuak teleskopiotik jasotako seinalea anplifikatuko du, eta anplifikatutako seinale hori seinale elektriko bihurtuko da. Irrati arruntetan, jasotako seinale hori bozgorailu batera igorriko litzateke. Planck espazio-ontzian, berriz, seinale hori ordenagailu batera bideratuko da, neurketetarako edo azterketetarako.

Bigarrenak erradiazioa bero bihurtuko du. Ondoren, bero hori termometro elektriko txiki batekin neurtuko dute. Seinale horiek tenperatura-datuetan emango ditu ordenagailu batek.

Herschel sateliteak unibertso ezkutuaren berri emango digu.

(Argazkia: ESA (Image by AOES Medialab))

Tresna guztiak Eguzkiaren eta Ilargiaren eraginetik babestuta jarriko dituzte ESAko teknikariek, interferentzia-mota guztiak eragozteko.

Unibertsoaren alde ezkutua

Planck espazio-ontziak Herschel espazio-ontzia izango du bidaide lehendabiziko bizpahiru orduetan. Ondoren, Herschel bera ere bere kabuz arituko da. Sei hilabete baino gutxiagoan, Herschel espazio-ontzia Lurretik 1,5 milioi kilometrora egongo da, Lagrange L2 puntuaren inguruan. Han hiru urtez aritzeko diseinatu dute espazio-ontzia.

Orain arteko unibertso ezkutua ikusten lagunduko du. Horretarako, Herschel sateliteak 7,5 metro luze eta 4 metro zabal ditu, 3,3 tonakoa pisua du, eta haren teleskopioak unibertsorantz begiratuko du, Lurrak igortzen duen erradiazio infragorria saihestuz, besteak beste. Izan ere, datu-bilketan interferentziak sor ditzake.

Herschel -ek, hain zuzen ere, gizakiak ikusi ezin duen uhin-luzera batean lan egingo du --infragorrian-- unibertsoak nagusiki erradiazio-mota hori igortzen baitu. Infragorrian lan eginez, zer kontatuko digu Herschel espazio-ontziak? Alegia, zeren berri emango digu? Esne Bidearen, gure galaxiaren eta eguzki-sistemako bestelako objektuen --hala nola, planeten, sateliteen edo kometen-- atmosferen konposizioa argitzen saiatuko da. Halaber, galaxiak eta izarrak nola sortu ziren eta eboluzionatu zuten jakiteaz arduratuko da.

G. Smoot Fisikako Nobel saridunak aztertu ditu Planck satelitearen ispiluak.

S. Corvaja/ESA

Teleskopioak jasotako informazioa interpretatzeko, hiru tresna izango dira espazio-ontzian: PACS (Photodetector Array Camera and Spectrometer), SPIRE (Spectral and Photometric Imaging Receiver) eta HIFI (Heterodyne Instrument for the Far Infrared). PACS eta SPIRE kamerek eta espektrometroek sei koloretan jasoko dituzte irudiak infragorri urrunean. HIFI, berriz, bereizmen handiko espektrometroa da, eta infragorri-iturrien konposizio kimikoari, zinematikari eta ingurumen fisikoari buruzko informazioa jasotzeko erabil liteke.

Konturatuko zinetenez, izen handiko bi zientzialariren (Max Planck eta William Herschel) izenak hartu dituzte bi misioek. Zalantzarik gabe, zientzialari haiek ere gustura ezagutuko lituzkete gaur egungo aurrerakuntza teknologiko berriak; zoritxarrez, ez dute horretarako aukerarik izango. Guk, berriz, dena ondo joanez gero, laster izango dugu unibertsoaren zantzu ezkutuak hobeto ezagutzeko aukera.

COBE proiektua

1974an COBE proiektua (Cosmic Background Explorer) jaio zen Estatu Batuetan. Asmoa zen unibertsoaren sorrera ikertzea espazio zabaletik, atmosferak traba egin gabe. Hipotesi onartuenaren arabera, unibertsoa Big Bang eztandak sortu zuen, eta oraindik irauten du eztanda haren arrastoak espazioan. Hondoko erradiazioa da arrasto hori, eta gaur egun mikrouhin-erakoa da. COBE da hondoko erradiazioa ikertu zuen lehen satelitearen proiektua.

Zeru osoaren hiru irudi infragorrian.

(Argazkia: NASA)

Aurrez egina zuten hondoko erradiazioaren espektroa. Atmosferak traba egiten zuen, ordea, eta espektro garbia jasotzeko Lurreko atmosferaren eragina saihestu beharra zegoen. COBE satelitea jaurtitzeko kohete bat lortu, eta 1989an jaurti zuten. COBE espazioan jarri eta bederatzi minutura lortu zuten bilatzen zutena, hondoko erradiazioaren espektroa. Espektro hark ikaragarrizko ikusmina sortu zuen; izan ere, gorputz beltz batek igortzen duenaren berdina zen, eta bat zetorren Big Bang-aren teoriarekin.

Big Bang-aren ondoren, unibertsoaren tenperatura jaisten joan da. Hondoko erradiazioaren uhin-luzera tenperatura horrekin lotuta dago. Hala ere, tenperatura hori ez da berdina unibertsoaren leku guztietan. Horregatik, hondoko erradiazioa norabide guztietan neurtu zuten, eta tenperaturaren araberako unibertsoaren irudia osatu zuten. Azterketa hark galaxien eta izarren sorrerari buruzko informazioa ere eman zuen.