Mira, la estrella cometa

La sonda MAP tratará de resolver los enigmas del Universo

La NASA acaba de lanzar al espacio la sonda MAP. Su misión: ayudar a resolver algunos de los misterios más profundos del universo.

Introducción

La Sonda de Anisotropía de Microondas (MAP) tratará de determinar cuestiones como la forma, origen y destino del universo, mirando cómo era el cosmos al poco tiempo de nacer. Al igual que los paleoantropólogos estudian los restos fósiles de nuestros antepasados lejanos para comprender los inicios y la historia humana, la MAP está diseñada para detectar y analizar el resto fósil del universo primigenio: el fondo cósmico de microondas, la luz más vieja que existe.

El fondo de la cuestión

Al principio, hubo una gran explosión. Se liberó muchísima energía (toda la energía) y se crearon el espacio y la materia. Durante sus primeros 400.000 años de edad, el universo consistía básicamente en una sopa caliente de fotones, electrones, protones y neutrones. La temperatura era tan alta que la fuerza electromagnética era incapaz de mantener a los electrones orbitando alrededor de protones y neutrones. Por tanto, no existían átomos y los electrones viajaban libremente. En estas condiciones, un fotón no podía llegar muy lejos, pues la luz interactúa fácilmente con los electrones, y por tanto el universo era opaco.

Mientras el universo se expandía, la temperatura de la sopa disminuía, hasta que llegó el punto en el que los protones (y otros núcleos atómicos) pudieron capturar a los electrones. Apresados los electrones, la luz quedó liberada, y el universo se hizo transparente.

El fondo cósmico de microondas es esa luz, emitida hace miles de millones de años, que llega ahora a la Tierra desde todas las direcciones del cielo. La mayoría de estos fotones son absorbidos en la atmósfera y la superficie de la Tierra, pero algunos de ellos chocan con los sensores de microondas que los humanos hemos colocado diligentemente. Ellos son testigos del universo ancestral, antes de que existieran los planetas y las estrellas, y por eso es conveniente obtener la información tan valiosa que traen consigo.

El fondo cósmico de microondas fue descubierto en 1965 de manera accidental por dos físicos de los laboratorios Bell: Arno Penzias y Robert Wilson. Mientras utilizaban un detector de microondas muy sensible advirtieron que existía un ruido en todas las mediciones que hacían. El ruido tenía la misma intensidad desde cualquier punto del cielo, y durante cualquier época del año, y por tanto venía de más allá del Sistema Solar y de la Vía Láctea. Después de eliminar otras posibles causas y tras observar que otros físicos ya venían buscando esta radiación desde hacía un tiempo, se dieron cuenta de que habían encontrado la luz primigenia del universo. Este descubrimiento tuvo importantes repercusiones en la cosmología, pues venía a confirmar las suposiciones de Friedmann de que el universo es igual desde cualquier punto desde el que se mire, y les valió a sus descubridores el premio Nobel de física en 1978.

No tan homogéneo

La homogeneidad de la radiación del fondo cósmico concordaba muy bien con la idea de que el universo tiene el mismo aspecto desde cualquier punto. Es decir, uno vería alejarse al resto de galaxias desde cualquier lugar del universo desde el que se observe, y por tanto no existen puntos privilegiados. A gran escala, el universo es homogéneo. Sin embargo, a una escala menor, deja de serlo. Se observan estructuras como galaxias y cúmulos de galaxias. Tuvieron que existir en la sopa primigenia inhomogeneidades en la densidad que más tarde colapsarían en las estructuras que hoy podemos observar. Sería pues de esperar detectar estas inhomogeneidades en el fondo cósmico de microondas.

[COBE y MAP]
La imagen de la izquierda es el mapa que realizó el satélite COBE en 1992. La imagen de la derecha es una simulación de cómo podría ser el mapa de la sonda MAP cuando concluya su misión.

En 1992, el satélite Explorador del Fondo Cósmico (COBE) detectó precisamente que el fondo cósmico de microondas tenía una anisotropía intrínseca, es decir, ligerísimas variaciones de la temperatura de la radiación en función de la dirección en la que se observaba. Estas variaciones, de una parte entre 100.000, revelan fluctuaciones en la densidad de materia del universo primordial, y por tanto contienen información de las condiciones en las que se formaron las estructuras cósmicas.

Las características más pequeñas que el COBE podía distinguir ocupaban hasta 7 grados en el cielo. Misiones posteriores desde la Tierra y desde globos sonda realizaron medidas de alta resolución en pequeñas zonas del cielo.

Con la nueva sonda que la NASA ha lanzado al espacio, los científicos planean obtener una imagen del fondo cósmico con una resolución y una precisión sin precedentes. La sonda MAP, lanzada el pasado 30 de junio desde Cabo Cañaveral, realizará un mapa de todo el cielo en el que se distinguirán variaciones de una parte entre un millón. "Es como medir el peso de un puñado de arena con una resolución de un solo grano", decía sobre esto Edward Wollack, miembro del equipo que dirige la misión.

Actualmente la sonda se encuentra en su tercera revolución alrededor de la Tierra, antes de dirigirse a la Luna, que con una asistencia gravitatoria, catapultará a la MAP hasta el segundo punto de Lagrange de la Tierra y el Sol, a unos 1,5 millones de kilómetros de la Tierra. Es la primera vez que una nave orbitará alrededor del punto L2. Allí permanecerá 18 meses realizando un exhaustivo mapa del cielo, que promete revelar solución a muchos de los enigmas fundamentales: ¿qué ocurrió en el instante posterior al Big Bang? ¿cómo se formaron las complejas estructuras que observamos hoy? ¿es la expansión del universo acelerada? ¿cuál es la densidad de átomos del universo?