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Come Planck ha misurato le anisotropie
Scritto da Carlo Burigana
Ultimo aggiornamento: 28.11.2014
20 marzo 2009

Planck ha osservato le anisotropie del fondo cosmico a microonde su tutto il cielo (si veda la sezione 6.4) con sensibilità e risoluzione finora mai raggiunte (si vedano le sezioni 3, 6, 7 per i dettagli del satellite e dei suoi strumenti). Ha operato fra 30 e 857 GHz utilizzando i suoi due strumenti al fuoco di un telescopio di 1.5 m di diametro. In particolare, in 7 dei suoi 9 canali di frequenza (quelli fra 30 e 353 GHz) hanno realizzato misure delle anisotropie non solo in temperatura ma anche in polarizzazione (si veda la sezione 5.2).

Una così ampia copertura in frequenza è fondamentale per separare il segnale prettamente cosmologico di "background" dal cosiddetto segnale astrofisico di "foreground". Infatti nelle microonde si "sovrappongono", a distanze crescenti da noi, le emissioni del Sistema Solare, quelle della nostra galassia (la Via Lattea), quelle delle galassie esterne e degli ammassi di galassie, e quindi la radiazione di fondo cosmico (CMB).

Fortunatamente, queste emissioni hanno proprietà diverse da quelle del CMB (si veda anche la sezione 5.5). Le loro temperature di brillanza (equivalenti alle loro intensità, ovvero a quanta luce emettono) alle diverse lunghezze d'onda crescono o decrescono, a seconda dell'emissione considerata, in modo molto più marcato di quello del CMB. Inoltre, a differenza del CMB, le emissioni diffuse originate nella nostra galassia, essendo a noi più vicine, variano di più su grandi distanze angolari. Per il motivo opposto, quelle delle galassie lontane variano invece di più su piccole distanze angolari, ricordando un po' i quadri neoimpressionisti del pointillismo attorno al '900. Queste proprietà si usano per distinguere il segnale del CMB da quello di foreground.

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Le anisotropie della CMB viste da Planck (ESA and the Planck Collaboration - D. Ducros)

Ancora più fortunatamente, la somma di tutti questi segnali astrofisici ha un minimo a frequenze prossime a quelle in cui il CMB ha un massimo. Questa è una bella opportunità, che non avremmo se vivessimo in epoche cosmiche molto future (fra miliardi di anni) in cui il segnale del CMB (più "raffreddato") sarebbe più debole e avrebbe il suo massimo a frequenze minori, più mascherate dal foreground.

Le frequenze di Planck fra 70 e 143 GHz sono ideali per studiare il CMB mentre quelle minori e maggiori aiutano molto a comprendere il segnale di foreground e a sottrarlo per poter estrarre l'informazione di cosmologia (si veda sezione 5.4).