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La missione spaziale Planck
Aniello Mennella
Dipartimento di FisicaUniversità degli Studi di Milano
Liceo scientifico A. Einstein, 1 febbraio 2008
Approfondimenti di cosmologia
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Sono costituiti da un numero limitato di parametri che permettono di descrivere il nostro universo. I più importanti sono:
I parametri cosmologici
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Sono costituiti da un numero limitato di parametri che permettono di descrivere il nostro universo. I più importanti sono:
I parametri cosmologici
H0 (costante di Hubble) – esprime la velocità di espansione dell'Universo
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Sono costituiti da un numero limitato di parametri che permettono di descrivere il nostro universo. I più importanti sono:
I parametri cosmologici
t0 (età dell'universo)
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Sono costituiti da un numero limitato di parametri che permettono di descrivere il nostro universo. I più importanti sono:
I parametri cosmologici
Ω0 (densità totale dell'universo)legata alle proprietà di curvatura dello spazio
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Sono costituiti da un numero limitato di parametri che permettono di descrivere il nostro universo. I più importanti sono:
I parametri cosmologici
ΩΛ Ωm Ωb (densità di energia oscura, di materia oscura e di materia barionica)
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Sono costituiti da un numero limitato di parametri che permettono di descrivere il nostro universo. I più importanti sono:
I parametri cosmologici
td (età dell'universo al disaccoppiamento
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Come si possono misurare utilizzando il fondo cosmico?
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l
Scale angolari “fini”
Da un’analisi statistica della mappa è possibile ricavare quello che viene definito Spettro di Potenza
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A cosa serve lo spettro di potenza?
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A cosa serve lo spettro di potenza?
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Misure sperimentali dello spettro di potenza da COBE a WMAP
Misure estremamente delicate
• Segnale molto piccolo
• Contaminazione atmosferica
• Necessarie misure da satellite
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Lo spettro di potenza oggi
Età dell’universo 13.7 Gyr
Ω = 1.02 ± 0.02 (universo piatto)
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La missione spaziale Planck
Missione ESA
Lancio previsto ottobre 2008
Orbita attorno al punto lagrangiano L2 (1.5 Mkm)
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La missione spaziale Planck
50 K (~ -223 °C)
~ 300 K
~ 150 K ~ 100 K ~ 50 K
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La missione spaziale Planck
Strumenti nel piano focale
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HFI 143 GHz
High Frequency Instrument (4K - 0.1K)
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LFI 44 GHz
Low Frequency Instrument (20 K)
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Perché tante frequenze?
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22 GHz
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30 GHz
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40 GHz
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60 GHz
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90 GHz
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La misura a molte frequenze consente di rimuovere le componenti nel segnale che non sono del fondo cosmico
Il segnale di fondo cosmico risulta dominante a frequenze nell'intervallo 70 – 90 GHz
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Lancio ed orbita
Lancio con il satellite Herschel
Vettore: Ariane V
Base di lancio: Korou (Guyana Francesce)
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Lancio ed orbita
Poco dopo il lancio vengono espulsi i “booster”
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Lancio ed orbita
In seguito viene espulso il “fairing”, il coperchio del razzo
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Lancio ed orbita
Pochi minuti dopo il lancio anche il serbatoio principale viene espulso
Inizia la crociera di circa un mese e mezzo verso L2
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Lancio ed orbita
Poco prima dell'immissione nell'orbita finale inizia la separazione dei due satelliti
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Lancio ed orbita
Poco dopo l'inizio della crociera i due satelliti si separano
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Lancio ed orbita
Planck è in viaggio verso il punto di osservazione
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Lancio ed orbita
Il punto L2 è a 1.5 milioni di chilometri dalla Terra, molto al di là della Luna
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Lancio ed orbita
Il punto L2 è un punto ideale per le osservazioni astronomiche
La terra e il Solo sono sempre allineati rispetto al satellite. L'ambiente è molto stabile
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Lancio ed orbita
Una volta in L2 Planck osserva il cielo ruotando su sé stesso e al tempo stesso ruotando attorno al Sole.
In questo modo osserva l'intero cielo in circa 1 anno
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Lancio ed orbita
La rotazione attorno al proprio asse è lenta, 1 giro al minuto
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Lo strumento LFI
Piano focale a 20 K affacciato al telescopio. Se immaginiamo il telescopio come la pupilla, questa parte e' la retina
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Lo strumento LFI
“Guide d'onda” a temperatura variabile. Trasportano il segnale all'elettronica di acquisizione. Sono un po' il “nervo ottico”
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Lo strumento LFI
Elettronica di acquisizione ed analisi del segnale (a T ambiente). Il “cervello”
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Il singolo ricevitore
AntennaAmplificazione
Guide d'onda
Amplificazione, rilevazione
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Lo strumento integrato (Thales Alenia Space Italia, Vimodrone, 2006)
AntennaAmplificazione
Guide d'onda
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Lo strumento integrato (Thales Alenia Space Italia, Vimodrone, 2006)
AntennaAmplificazione
Guide d'onda
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Il consorzio LFI