Planck műhold áttekintés: ESA kozmikus mikrohullámú háttér misszió és eredmények
A Planck az Európai Űrügynökség (ESA) által 2009 és 2013 között működtetett űrmegfigyelőközpont volt.
Nagy érzékenységgel és kis szögfelbontással térképezte fel a kozmikus mikrohullámú háttér (CMB) anizotrópiáit mikrohullámú és infravörös frekvenciákon.
A misszió a NASA Wilkinson mikrohullámú anizotrópia szondája (WMAP) által végzett megfigyeléseket fejlesztette tovább. A Planck a kozmológiával és az asztrofizikával kapcsolatos információk egyik fő forrása volt. Tesztelte a korai világegyetemre és a kozmikus szerkezet eredetére vonatkozó elméleteket.
Küldetésének vége óta a Planck több kulcsszámot is a legpontosabban mért. Ezek közé tartozik a közönséges anyag és a sötét anyag átlagos sűrűsége az Univerzumban, valamint a világegyetem kora. A Planckot most kikapcsolták.
Rövid műszaki összefoglaló
A Planck 2009. május 14-én indult, és a Föld–Nap rendszer L2 Lagrange-pontja környékén dolgozott, ahol stabil hő- és megfigyelési környezetet biztosított. Két fő tudományos műszerrel rendelkezett:
- Low Frequency Instrument (LFI) – mikrohullámú radiométerek 30–70 GHz közötti sávokban, alacsony hőmérsékleten működve.
- High Frequency Instrument (HFI) – érzékeny bolométerek 100–857 GHz között, nagyon alacsony hűtési hőmérséklettel a magas érzékenységhez.
A Planck szögfelbontása a legmagasabb frekvenciákon akár ~5 ívmásodperc nagyságrendű volt, és a műszerkombináció mikrokelvin-szintű érzékenységet tett lehetővé a CMB-hőmérséklet és polarizáció vizsgálatában. A HFI cryogén rendszere 2012 elején kifogyott, ezért a teljes frekvenciaspektrumra kiterjedő mérések különböző időpontokban értek véget; a műholdat végül 2013. október 23-án kapcsolták ki.
Fő tudományos eredmények
A Planck adatain alapuló eredmények mély hatással voltak a modern kozmológiára. A legfontosabb következtetések közé tartoznak:
- Kozmológiai paraméterek precíz mérése: a Planck a standard Lambda–CDM modell paramétereit nagyon pontosan meghatározta (például a világegyetem kora ~13,8 milliárd év, a Hubble-állandóra a Planck 2018-hoz hasonló kiértékelések H0 ≈ 67,4 km/s/Mpc értéket adtak).
- Anyagösszetétel: pontos meghatározás született a baryonikus (közönséges) és a hideg sötét anyag sűrűségére, valamint a teljes anyagfrakcióra, amelyek megerősítik, hogy a látható anyag csak kis része a teljes energiasűrűségnek.
- Spektrum és inflációs korlátok: a Planck kimutatta, hogy a korai univerzum fluktuációinak spektruma közel, de nem teljesen skálafüggetlen (a spektrális index n_s ≠ 1), ami fontos következtetésekhez vezet az inflációs modellek kiválasztásában; továbbá szigorú felső korlátot állapított meg a primer gravitációs hullámok (tensorok) amplitúdójára.
- Lencsehatás és struktúra: a Planck detektálta a CMB lencsehatását (gravitációs lencselést), amely közvetlen információt ad a nagy léptékű tömegeloszlásról.
- Előtérek és kozmikus por szétválasztása: a több frekvenciás megfigyelések lehetővé tették a galaktikus por és más emisszió komponensek elkülönítését a valódi kozmikus jelöléstől, javítva ezzel a CMB tisztaságát.
- Forráskatalógusok és SZ-k hatása: a misszió több tucatnyi galaxishalmazt azonosított a Sunyaev–Zel'dovich-effektus alapján, és részletes forráskatalógusokat adott ki a kompaktsugárzó objektumokról és a kozmikus infravörös háttérről.
Adatkiadások és tudományos örökség
A Planck több adatkiadást tett közzé (köztük nagy jelentőségű teljesítménykiadások 2013-ban, 2015-ben és a végleges, örökségi jellegű 2018-as kiadásban), amelyek térképeket, teljesítményspektrumokat, lencsemappingeket és katalógusokat tartalmaztak. Ezek az adatok a Planck Legacy Archive-ban állnak rendelkezésre, és világszerte alapvető forrásai a kozmológiai kutatásnak.
A Planck eredményei számos elméletet szűkítettek be, megerősítették a Lambda–CDM modellt a legtöbb skálán, ugyanakkor kiemelték a Hubble-állandó helyi méréseivel fennálló feszültséget, ami ma is aktív kutatási témát jelent a kozmológiában.
Mi maradt hátra és további kutatások
A Planck adatok elemzése és kombinálása más megfigyelésekkel (például földi teleszkópokkal, gravitációs hullám-keresőkkel és galaxisfelmérésekkel) továbbra is fontos: pontosítja az inflációs modellekre, a sötét energia természetére és a neutrínók tulajdonságaira vonatkozó korlátokat. A Planck öröksége alapot szolgáltat a következő generációs CMB-kísérletek számára, amelyek még érzékenyebben vizsgálják majd a polarizációt és a primer gravitációs hullámok nyomait.
Összefoglalva: a Planck egyike volt a kozmológia legsikeresebb űrmisszióinak: pontos, nagy felbontású térképeket készített a CMB-ről, finomította a kozmológiai paramétereket, és tartós adatarchívumot hagyott a jövőbeli elemzések számára.
Kérdések és válaszok
K: Mi volt Planck?
V: A Planck az Európai Űrügynökség által 2009 és 2013 között működtetett űrobszervatórium volt.
K: Mit figyelt meg a Planck?
V: A Planck a kozmikus mikrohullámú háttér anizotrópiáit térképezte fel mikrohullámú és infravörös frekvenciákon, nagy érzékenységgel és kis szögfelbontással.
K: Hogyan javított a Planck a korábbi megfigyeléseken?
V: A Planck továbbfejlesztette a NASA Wilkinson mikrohullámú anizotrópia szondája által végzett megfigyeléseket.
K: Mi volt a Planck küldetésének célja?
V: A Planck küldetésének célja az volt, hogy a kozmológiával és asztrofizikával kapcsolatos információk egyik fő forrása legyen, valamint hogy tesztelje a korai Univerzummal és a kozmikus szerkezet eredetével kapcsolatos elméleteket.
K: Milyen méréseket végzett a Planck a küldetése befejezése óta?
V: Küldetésének befejezése óta a Planck a legpontosabb méréseket végezte el több kulcsszámról, többek között a közönséges anyag és a sötét anyag átlagos sűrűségéről az Univerzumban, valamint a világegyetem koráról.
K: A Planck még mindig működik?
V: Nem, a Planck már nem működik, mivel mostanra kikapcsolták.
K: Milyen jelentős hozzájárulással járult hozzá a Planck az asztrofizika területéhez?
V: A Planck küldetése a kozmológiával és asztrofizikával kapcsolatos információk egyik fő forrását biztosította, és számos kulcsszám legpontosabb mérését végezte el, jelentősen hozzájárulva az asztrofizika területéhez.
