En
las próximas semanas se espera que la Colaboración Planck haga
público el tercer y último conjunto de productos y artículos
científicos referentes al Fondo Cósmico de Microondas
derivados a partir de los datos de la misión Planck de la Agencia
Espacial Europea (ESA). Este tercer conjunto de publicaciones de
resultados, junto con los dos anteriores, constituye el legado de la
misión Planck.
La
misión Planck fue aprobada en 1996 como una misión de tamaño medio
con el objetivo de obtener una imagen de las anisotropías en
temperatura y polarización del Fondo Cósmico de Microondas en todo el cielo y con una
sensibilidad y resolución angular sin precedentes. Planck fue
lanzada el 14 de mayo de 2009 y durante cuatro años estuvo
adquiriendo datos muy valiosos para el entendimiento del Universo en
su conjunto, así como de las propiedades de las componentes de
nuestra propia galaxia y de otras galaxias y sus agrupamientos. Tras
algo más de cuatro años de un funcionamiento extraordinario, la
misión se apagó el 23 de octubre de 2013 después de proveer unos
datos de alta calidad, cuyo análisis ha dado lugar a un gran número
de resultados en las áreas de cosmología y astrofísica. Los
resultados conseguidos hasta la fecha así como los productos en que
se basaron se hicieron públicos en 2013 y 2015, años en los que se
publicaron los resultados del primer año de datos y de los datos
completos, respectivamente. Entre la gran variedad de resultados
obtenidos, es de destacar, en particular, la determinación más
precisa de la edad, composición y forma del Universo, por lo que la
Colaboración Planck ha sido galardonada en 2018 con el premio de laRoyal Astronomical Society.
El
legado de Planck tiene mucho que ver con el conocimiento de las
propiedades físicas del Universo. Así, los resultados publicados
hasta la fecha establecen un modelo cosmológico homogéneo e
isótropo que, con sólo 6 parámetros, es capaz de reproducir
fielmente las observaciones de la radiación más lejana y primigenia
del Universo obtenidas por Planck. En relación a su composición, se
ha podido cartografiar por primera vez la distribución de la materia
oscura en todo el cielo estimando su abundancia con una precisión
mejor que el uno por ciento, y se han restringido los
modelos alternativos a la constante cosmológica para la energía
oscura. Además, estos mismos resultados refuerzan la existencia de
un periodo inflacionario en el Universo muy temprano en el que este
se expandió exponencialmente y aparecieron las semillas cuánticas
que dieron lugar a las galaxias y demás estructuras que forman lo que
se conoce como “telaraña cósmica”. Otra implicación que emana
de los datos de Planck es el restrictivo límite superior que se
impone a la masa que pueden tener los neutrinos y que, combinado con
el límite inferior obtenido con experimentos de neutrinos, deja una
ventana estrecha alrededor de una décima de electrón-voltio (valor
que, por otro lado, necesita de una explicación dentro del Modelo Estándar de Partículas).
El impacto que han tenido las publicaciones de Planck en la comunidad
científica ha sido muy destacable. La Colaboración Planck,
constituida por unos 200 científicos, ha publicado 136 artículos en
la revista Astronomy and Astrophysics con una media de unas 200 citas
por artículo. Las más citadas son las publicaciones cosmológicas
incluidas en el Planck Core Science Program (centrado en el estudio
del Fondo Cósmico de Microondas), siendo dos de ellas las más
citadas en física en los años 2014 y 2016, respectivamente. En
particular, esto ha sido clave para que nuestro Instituto haya tenido
el mayor impacto relativo al mundo de los centros del CSIC entre los
años 2012-2014.
En
la próxima y última tanda de publicaciones y productos que
completarán el legado de Planck, se incluirán nuevos y más
precisos resultados derivados de mejoras de tanto la calibración de
los datos como la supresión de efectos sistemáticos que suponían
un impedimento para extraer la máxima información de los datos de
polarización. Por un lado, ello repercutirá en una determinación
aún más precisa de los parámetros cosmológicos y de las
propiedades de las componentes de nuestra galaxia. Por otro lado, los
nuevos datos de Planck serán esenciales para complementar los
obtenidos por los próximos experimentos cosmológicos que se pondrán
en marcha en la próxima década como el satélite Euclid, también
de la ESA, que se espera lanzar en 2021 con el objetivo de estudiar
la naturaleza y propiedades de la energía y materia oscuras mediante
un cartografiado profundo y preciso de galaxias; o KATRIN, que
estudiará la masa y propiedades de los neutrinos.
Enrique
Martínez-González, jefe del grupo de Cosmología Observacional e
Instrumentación, participó en la propuesta de la misión al
programa científico de la ESA en 1993 así como en todo el proceso
posterior de desarrollo instrumental, análisis de datos y derivación
de resultados cosmológicos, siendo Co-investigador del instrumento
de baja frecuencia (LFI) de Planck. Tanto él como el resto de los
miembros del grupo de cosmología del IFCA que participan en Planck,
que tienen el estatus de Planck Scientist y pertenecen al Core Team
del LFI, han tenido un papel relevante en la consecución del
importante legado que nos deja Planck. En relación al aspecto
instrumental se coordinó el proyecto de desarrollo de los módulos
posteriores de los radiómetros del instrumento LFI a 30 y 44 GHz, en
estrecha colaboración con el DICOM (UC), y se contribuyó a su
posterior simulación y caracterización. En relación a la
explotación científica de los datos, se ha contribuido de manera
relevante a las dos series de publicaciones del Planck Core Science
Program en 2014 y 2016, liderando en ambas series tres de los
artículos: sobre la isotropía y la estadística del FCM, sobre el
catálogo de fuentes puntuales y sobre la detección del efecto
Sachs-Wolfe integrado. También en relación a ambas series de
publicaciones, se han producido los mapas de temperatura y
polarización del FCM mediante el código de separación de
componentes SEVEM desarrollado por el grupo, uno de los cuatro
códigos oficiales de la misión. Además se han liderado dos
artículos sobre el efecto Sunyaev-Zeldovich debido al gas caliente
en el cúmulo de Virgo y en filamentos de la telaraña cósmica,
respectivamente, y otro sobre el reciente catálogo multifrecuencial
de fuentes no térmicas.
