WMAP

 

 

WMAP obtuvo medidas de muchos parámetros cosmológicos con una precisión mucho mayor que la que teníamos hasta entonces. De acuerdo con los modelos de entonces del universo, los datos del WMAP mostraron que:

• La edad del universo es de 13.700 ± 200 millones de años.
• El universo está compuesto de un 4% de materia ordinaria, 23% de materia oscura y de un 73% de la misteriosa energía oscura.
• Los modelos cosmológicos inflacionarios se verifican con las observaciones, aunque hay una anomalía inexplicada a grandes escalas angulares.
• La Constante de Hubble es 70 (km/s)/Mpc, +2.4/-3.2
• Los datos del WMAP confirman, con sólo un 0,5% de margen de error, que la forma del universo es plana.^[11]​
• Los panoramas cosmológicos de la inflación cósmica están en un acuerdo mejor con los datos de tres años, aunque todavía hay una anomalía inexplicada en la medida angular más grande del momento cuadrupolar.

Antes del WMAP, varios instrumentos mejoraron nuestros mapas del fondo cósmico de microondas:

• El Explorador del Fondo Cósmico COBE: midió las fluctuaciones a gran escala, con poca resolución
• Cosmic Anisotropy Telescope: midió las variaciones a pequeña escala en regiones concretas del cielo
• BOOMERanG: midió las fluctuaciones con una precisión mejorada
• Maxima: midió las fluctuaciones con una precisión mejorada
• Cosmic Background Imager: midió las fluctuaciones a pequeña escala con una precisión mejorada

Instrumentos que han realizado medidas con mayor precisión y resolución que el WMAP:

• Satélite artificial Planck

 

 

El calendario original para el WMAP constaba de dos años de observaciones. Estos se completaron en septiembre de 2003. Se concedieron extensiones de la misión en 2002, 2004, 2006 y 2008, dando a la nave espacial un total de 9 años de observación, que terminó en agosto de 2010^[12]​ y en octubre de 2010 la nave espacial fue trasladada a una órbita heliocéntrica, una órbita cementerio.^[13]​

La nave espacial Planck, también midió la radiación de fondo de 2009 a 2013 y tiene como objetivo refinar las mediciones realizadas por WMAP, tanto en intensidad total como en polarización. Varios instrumentos basados en tierra y en globos también han hecho contribuciones sobre la radiación de fondo CMB, y otros están siendo construidos para hacerlo. Muchos están dirigidos a buscar la polarización en modo B esperada de los modelos más simples de inflación, incluyendo el experimento E y B (EBEX), el polarímetro Spider, el BICEP y Keck Array (BICEP2), el Keck Array, el QUIET, el Cosmology Large Angular Scale Surveyor (CLASS), el Telescopio Polo Sur (SPTpol) y otros.

El 21 de marzo de 2013, el equipo de investigación liderado por Europa de la nave espacial Planck publicó el mapa del fondo cósmico de microondas de la misión.^[14]​^[15]​ El mapa sugiere que el universo es un poco más antiguo de lo que se pensaba anteriormente. Según el mapa, sutiles fluctuaciones de temperatura se imprimieron en el cielo profundo cuando el cosmos tenía unos 370.000 años de edad. La impronta refleja ondas que surgieron tan pronto como la primera nonillionésima (10⁻³⁰) parte de un segundo en la existencia del universo. Aparentemente, estas ondas dieron lugar al actual vasto Universo observable de agrupaciones galácticas y materia oscura. Sobre la base de los datos de 2013, el universo contiene un 4,9 % de materia ordinaria, un 26,8 % de materia oscura y un 68,3 % de energía oscura. El 5 de febrero de 2015, fueron publicados nuevos datos por la misión Planck, según la cual la edad del universo es 13.799 (± 0.021) millones de años y la constante Hubble se midió en 67,74 ± 0,46 (km/s)/Mpc.^[16]​

La nave espacial WMAP llegó al Kennedy Space Center el 20 de abril de 2001. Después de haber sido probada durante dos meses, fue lanzada a través de un vehículo de lanzamiento Delta II 7425 el 30 de junio de 2001.^[12]​^[17]​ Comenzó a operar con su potencia interna cinco minutos antes de su lanzamiento, y continuó funcionando hasta que se desplegó el conjunto de paneles solares. El WMAP fue activado y monitoreado mientras se enfriaba. El 2 de julio de 2001, comenzó a trabajar, primero con pruebas de vuelo (desde el lanzamiento hasta el 17 de agosto de 2001), luego comenzó a trabajar constantemente y formalmente.^[17]​ Después, realizó tres bucles de fase Tierra-Luna, midiendo sus sidelobes y luego voló por la Luna el 30 de julio de 2001, en ruta al punto de Lagrange Sol-Tierra L2, llegando allí el 1 de octubre de 2001, convirtiéndose en la primera misión de observación del CMB.^[12]​

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  Lanzamiento del WMAP desde el Kennedy Space Center el 30 de junio de 2001
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  Trayectoria del WMAP y órbita
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  Órbta y estrategia para examinar el cielo del WMAP

Animación de la trayectoria del WMAP

 

Vista oblicua

 

Vista desde la Tierra

 

Los espejos reflectantes primarios del telescopio eran un par de telescopios gregorianos de 1.6 m, que enfocan la señal en un par de espejos reflectantes secundarios. Están moldeados para un rendimiento óptimo: una cubierta de fibra de carbono sobre un núcleo Korex, recubierto con aluminio y óxido de silicio. Los reflectores secundarios transmiten las señales a los cuernos de alimentación corrugados que se encuentran en una caja de matriz con el plano focal debajo de los reflectores primarios.^[18]​

Los receptores son radiómetros de polarización diferencial sensible que miden la diferencia entre dos haces del telescopio. La señal se amplifica con transistor de alta electro-movilidad (HEMT), amplificador de bajo ruido construido por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) de EE. UU. La separación direccional acimut es 180°; el ángulo total es 141°. Para mejorar la eliminación de las señales de primer plano de nuestra galaxia la Vía Láctea, el WMAP utilizó cinco bandas de radiofrecuencia discretas, de 23 GHz a 94 GHz.^[18]​

La base del WMAP es una matriz de 5 m de diámetro, un panel solar que mantiene los instrumentos en sombra durante las observaciones de CMB, (manteniendo la nave constantemente en ángulo a 22.º, en relación con el Sol). Sobre esta base se asienta una cubierta inferior (que soporta los componentes cálidos) y una cubierta superior. Los componentes fríos del telescopio son la matriz de plano focal y los espejos, se separan de los componentes cálidos con una carcasa cilíndrica de 33 cm de longitud.^[18]​

Los radiadores térmicos pasivos enfrían el WMAP a aproximadamente 90 K. Están conectados a los amplificadores de bajo ruido. El telescopio consume 419 W de potencia. Los calentadores de telescopio disponibles son calentadores de emergencia-supervivencia, y hay un calentador transmisor, que se utiliza para calentarlos cuando están apagados. La temperatura de la nave espacial WMAP se controla con termómetros de resistencia al platino.^[18]​

La calibración del WMAP se efectúa con el dipolo CMB y las mediciones de Júpiter. Los patrones del haz se miden contra Júpiter. Los datos del telescopio se transmitían diariamente a través de un transpondedor de 2 Ghz que proporciona un enlace descendente de 667 kbit/s a una estación 70 m de la NASA Deep Space Network. La nave espacial tiene dos transpondedores, uno de ellos una copia de seguridad redundante; son mínimamente activos (unos 40 minutos diarios) para minimizar la interferencia de radiofrecuencia. La posición del telescopio se mantiene, en sus tres ejes, con tres ruedas de reacción, giroscopios, dos rastreadores de estrellas y sensor del sol, y estaba dirigido con ocho propulsores de hidracina.^[18]​

La misión MAP fue propuesta a la NASA en 1995, seleccionada para el estudio de definición en 1996, y aprobada para su desarrollo en 1997.^[12]​^[19]​

El WMAP fue precedido por dos misiones de observación del CMB; (i) el soviético Relikt-1 que reportó las mediciones del límite superior de las anisotropías CMB, y (ii) el satélite estadounidense Cosmic Background Explorer COBE que reportó por primera vez fluctuaciones de CMB a gran escala. El WMAP era 45 veces más sensible, con 33 veces la resolución angular de su predecesor de satélite COBE.^[17]​ La misión sucesora del Planck Europeo (operativa 2009-2013) tuvo una resolución más alta y una mayor sensibilidad que la WMAP y se observó en 9 bandas de frecuencia en lugar de las 5 del WMAP, lo que permitió mejorar los modelos astrofísicos de primer plano.

• Programa Explorers
• Skylab 3

•   Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre WMAP.
• WMAP en el sitio web de la NASA
• Rueda de prensa de la NASA del 11 de febrero de 2003
• Determinación de parámetros cosmológicos por el equipo del WMAP (en inglés)
• Seife, Charles, Breakthrough of the Year: Illuminating the Dark Universe, Science (2003), 302: 2038–2039. Artículo que incluye bibliografía y links (en inglés)
• NASA: Measurements from WMAP (en inglés)