La prima immagine a tutto cielo di Planck, il satellite dell’ESA (Agenzia Spaziale Europea) lanciato il 14 maggio 2009 per osservare il Fondo Cosmico di Microonde – la prima luce dell’universo – racconta due storie; quella dell’universo “adulto”, in primo piano, con la Via Lattea che domina la scena brillando con grande intensità sul piano galattico ed estendendosi verso le alte latitudini. E quella dell’universo “bambino” quando all’età di circa 380.000 anni, ha lasciato l’impronta della sua struttura granulare nel fondo cosmico di microonde, che vediamo emergere alle alte latitudini, dove la Via Lattea è meno intensa.
Per separare le due immagini e ottenere la mappa del fondo cosmico su tutta la sfera celeste è necessaria un’analisi dei dati molto complessa, effettuata con software specificamente sviluppato dal team di Planck nel corso degli anni precedenti il lancio; ma il punto chiave per ottenere questo risultato apparentemente impossibile risiede nella grande copertura in frequenza dei ricevitori di Planck.
Ricordiamo che il satellite dell’ESA osserva il cielo grazie a due strumenti posti nel piano focale di un telescopio a doppio riflettore di 1,5 m di apertura. I due strumenti coprono un ampio intervallo di frequenze nelle microonde, da 30 GHz a 857 GHz. In particolare, lo strumento a bassa frequenza (LFI) è stato sviluppato da un consorzio a guida italiana e copre l’intervallo 30-70 GHz, mentre lo strumento ad alta frequenza (HFI) è a guida francese e copre l’intervallo 100-857 GHz.
Ai due estremi dell’intervallo 30-857 le emissioni sono dominate dai processi fisici che agiscono nel mezzo interstellare, la miscela di gas e polveri che riempie lo spazio fra le stelle della Via Lattea, e l’immagine del cielo è dominata dal primo piano della nostra galassia. Le mappe del cielo prodotte a queste frequenze sono di grandissimo valore per gli astrofisici per ricostruire la struttura tridimensionale del mezzo interstellare e comprendere molti fenomeni ancora poco noti come, ad esempio, la nascita delle stelle che avviene in particolari zone della Via Lattea, molto ricche di gas e polveri.
Alle frequenze centrali, in particolare a 70 e 100 GHz, le emissioni galattiche sono poco intense e nella maggior parte del cielo è rilevabile la struttura del fondo di radiazione cosmica. Ed è questo debole segnale di fondo che interessa maggiormente i cosmologi, cioè gli studiosi dell’universo e della sua storia.
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La struttura granulare, infatti, rappresenta l’immagine del nostro universo quando, ancora molto giovane e caldo, si apprestava a dar vita a galassie, stelle e pianeti che si sarebbero sviluppati in molti miliardi di anni a partire dalle piccole disuniformità nella sua densità. Lo studio di queste disuniformità, veri e propri semi dai quali si è sviluppato il nostro universo, consente agli studiosi di ricostruirne il passato, fare previsioni sul futuro e determinarne i principali componenti.
Questa mappa, massima sintesi delle osservazioni di Planck effettuate dal lancio a oggi, è stata ottenuta combinando tutte le mappe alle varie frequenze e porta la traccia di processi fisici molto diversi. Alcuni di questi agiscono nel presente e concorrono a dare struttura all’universo in cui viviamo; altri appartengono al passato e rappresentano il motore antico che ha dato il via allo sviluppo di forma e diversità a partire dal plasma primordiale omogeneo e informe. In altre parole, presente e passato nella stessa immagine.