L’universo senza stelle del telescopio Planck

Planck
2 Febbraio 2007

INTERVISTA 4-2007. È stato presentato alla stampa, presso gli stabilimenti di Alcatel Alenia Space, a Cannes, il nuovo satellite dell’ESA, Plank, che avrà il compito di studiare le origini dell’Universo. Quali sono gli obiettivi di Planck?

Planck studierà le caratteristiche della radiazione cosmica di fondo, che è una conseguenza della nascita stessa dell’universo. Secondo la teoria del Big Bang, infatti, una frazione di secondo dopo la sua creazione l’Universo era costituito da un brodo di particelle e di radiazione elettromagnetica in equilibrio: qualsiasi luce venisse emessa, veniva subito riassorbita dalla materia. L’universo era completamente opaco. Ma espandendosi, l’universo si è andato anche progressivamente raffreddando, fino a quando non è divenuto trasparente alla radiazione che lo costituiva, poche centinaia di migliaia di anni dopo il Big Bang.

La radiazione che Planck studierà è proprio quella emessa quando l’universo è divenuto trasparente: figlia diretta, dunque, dell’espansione progressiva dell’universo e del suo progressivo raffreddamento. Dopo un viaggio di 13 miliardi di anni, ci porta una precisa informazione sulla temperatura, dell’universo nell’istante in cui è stata rilasciata.

Planck si inserisce in una linea di ricerca che già ha fruttato diversi premi Nobel per la fisica, tra cui quello assegnato lo scorso anno a due statunitensi, John C. Mather e George F. Smoot, per i risultati ottenuti con il primo satellite dedicato allo studio della radiazione cosmica di fondo, COBE.

Ma che genere di universo vediamo, osservando questa radiazione?

Osserviamo un universo senza stelle, un universo senza galassie, senza pianeti, senza nessuna di quelle straordinarie e bellissime immagini astronomiche a cui siamo abituati.

Osserviamo un universo costituito da una zuppa di particelle e radiazione che, in prima battuta appare essere identica in tutte le direzioni, una zuppa in ogni punto del quale misuriamo la medesima temperatura.

Ma quando lo osserviamo con la sensibilità di Planck, questo universo apparentemente piatto e poco interessante rivela un volto molto più intrigante. Vi sono, in quella zuppa vitale che ancora non ha struttura, piccole, piccolissime disomogeneità, differenze di temperatura di appena qualche milionesimo di grado. Queste fluttuazioni caotiche sono di straordinaria importanza, perché oggi sappiamo che proprio nelle aree più fredde identificate da questi dati, si sono formate le prime galassie, le prime stelle e dunque noi stessi. In definitiva, dunque, Planck raccoglierà dati straordinari sulla nostra origine, mappando con un dettaglio mai raggiunto prima, la distribuzione di queste disomogeneità.

Gli strumenti di Planck saranno raffreddati e mantenuti a una temperatura bassissima, inferiore a -253 gradi centigradi. E questa è stata una grande una sfida tecnologica vinta dalle industrie spaziali. Perché la necessità di operare così al freddo?

Come sai, in commercio esistono ormai da molti anni telecamere e macchine fotografiche sensibile alla luce infrarossa, che permettono di fotografare una persona, per esempio, anche in una stanza buia. Questo è possibile perché ciascuno di noi è luminoso. Anzi, di più: ciascuna cosa al mondo è luminosa. E lo è a causa del fatto che ciascuna cosa al mondo ha una temperatura diversa dallo zero assoluto, cioè da -273,15 gradi centigradi.

Il problema fondamentale di questa missione, ma anche il suo aspetto più straordinario, è che la luce che Planck deve raccogliere non solo è molto debole, ma soprattutto corrisponde a una temperatura di circa -270 gradi centigradi. Se non raffreddassimo gli strumenti a temperature così basse, la stessa elettronica che li fa funzionare riscalderebbe il telescopio sufficientemente da fargli emettere una luce che inquinerebbe i dati da raccogliere.

Per certi versi, il caso di Planck è una caso estremo, al limite del paradosso, di “inquinamento” luminoso. In genere con inquinamento luminoso ci si riferisce al fatto che l’osservazione delle stelle nei centri cittadini è impedita dalla luce diffusa delle illuminazioni pubbliche e private. Per Planck sarebbe addirittura lo stesso telescopio ad abbagliare se stesso, per il solo e unico fatto di esistere e avere una temperatura!

Planck's cruise to L2
 Dopo il lancio impiegherà circa 4 mesi per raggiungere il cosiddetto punto lagrangiano secondo

Ma con Planck saremo anche in grado di capire se l’universo è finito o meno?

Ci aspettiamo che Planck possa confermarci che l’universo è piatto: cioè che su grandi scale la somma interna degli angoli di un triangolo è 180°. Ma questo non ci dirà se l’universo è finito o infinito.

In linea di principio Planck potrebbe essere in grado di rivelare alcune peculiarità che potrebbero suggerire che l’universo è finito. Però il non vederle potrebbe significare semplicemente che è più grande del limite misurabile da Planck oppure che è infinito. In questo caso non saremmo in grado di distinguere tra le due possibilità. Comunque, aspettiamo e vediamo. Per tutto il 2007 Planck sarà sottoposto a test, che proseguiranno nei primi mesi del 2008. Quindi sarà lanciato a fine luglio del 2008. Dopo il lancio impiegherà circa 4 mesi per raggiungere il cosiddetto punto lagrangiano secondo, a circa un milione e mezzo di km dalla Terra, in direzione opposta al Sole. Questa posizione garantisce che il satellite si trovi abbastanza lontano dalla Terra e dalla Luna e che sia schermato dal Sole in modo da evitare le emissioni di calore di questi corpi, che da soli sarebbero sufficienti a interferire con le osservazioni astronomiche. Poi inizierà la sua vita operativa. E inizieremo a capire quanto rivoluzionata ne sarà la nostra conoscenza dell’universo.

Nota:

Le interviste

Dal maggio 2000, con cadenza settimanale, RAI NEWS 24 - canale televisivo digitale della RAI dedicato all'aggiornamento in tempo reale - riserva all'ESA uno spazio di approfondimento di 5 minuti: un'intervista su una notizia di attualità legata alle attività nello spazio.

I servizi vengono ritrasmessi ulteriormente su RAI International e RAI 3. Si va dagli approfondimenti sulla Stazione Spaziale Internazionale, alle scoperte scientifiche dei satelliti dedicati all'astronomia, alle applicazioni concrete legate alle osservazioni della Terra dallo spazio.

I giornalisti della Rai, Lorenzo di Las Plassas e Stefano Masi, si alternano nel discutere con il rappresentante dell'ESA, Stefano Sandrelli, per dare un'idea dell'argomento e per approfondirne un aspetto, in modo che, leggendo di seguito le interviste relative a uno stesso settore se ne abbia uno spaccato sempre più ampio, venendo a conoscenza di cose sempre nuove.

Per ulteriori informazioni, rivolgersi a: Simonetta.Cheli@esa.int.

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