Planck-LFI a Milano

The Planck satellite

Il satellite Planck dell’Agenzia Spaziale Europea, il più potente telescopio a microonde mai concepito, guarderà ai confini estremi del tempo.

Coglierà la prima istantanea possibile dell'Universo: quella scattata appena 350.000 anni dopo il Big Bang, quando l'Universo divenne trasparente.

Osservando la prima luce rilasciata nello spazio circa 14 miliardi di anni fa, il cosiddetto fondo cosmico di microonde, Planck costruirà una mappa dell’universo primordiale con una precisione senza precedenti e darà agli astrofisici l’opportunità di raggiungere nuovi traguardi nella comprensione delle origini, della composizione e della evoluzione dell’universo.

L'ottica di Planck è costituita da un telescopio gregoriano fuori asse, con un riflettore primario di 1,5 metri di apertura ed un riflettore secondario ellittico. Sul piano focale del telescopio sono posti i rivelatori dello strumento a bassa frequenza, Low Frequency Instrument (LFI), e ad alta frequenza, High Frequency Instrument (HFI). Lo strumento LFI è basato su undici catene radiometriche suddivise in tre canali alle frequenze 30, 44 e 70 GHz. Le alte frequenze, tra 100 e 857 GHz, sono coperte dai bolometri di HFI, suddivisi in sei canali di frequenza.

 

The Focal Plane Unit with the LFI and HFI feed horns

Low Frequency Instrument (LFI)

LFI utilizza ricevitori a pseudo-correlazione, il cui schema ne massimizza la stabilità, riducendo l’effetto delle instabilità nel rumore generato dal ricevitore stesso. In questo schema, un Ortho Mode Transducer (OMT) separa le due componenti ortogonali di polarizzazione del segnale proveniente dal cielo, ciascuna delle quali è confrontata continuamente col segnale di un riferimento stabile a circa 4 K. Per massimizzare la sensibilità mantenendo la dissipazione di potenza nella regione del piano focale a livelli compatibili con i requisiti termici, gli stadi di amplificazione dei ricevitori sono suddivisi in una parte raffreddata attivamente a 20 K (Front End) ed una parte a circa 300 K (Back End), situata lontano dal piano focale.

Sviluppo dello strumento LFI a Milano

La realizzazione del satellite Planck ha richiesto 17 anni di sviluppo da parte di una vasta collaborazione internazionale che ha visto l’Italia, e l’Università di Milano, in prima linea sia dal punto di vista scientifico che tecnologico. Il Gruppo di Cosmologia del Dipartimento di Fisica dell’Università di Milano, in collaborazione con ricercatori dell'INAF, del CNR e dell’Industria Spaziale dell’area milanese, ha contribuito in modo decisivo alla realizzazione di uno dei due strumenti a bordo di Planck, il Low Frequency Instrument (LFI), e alla preparazione dell’analisi scientifica dei dati della missione.

Il gruppo milanese è coinvolto nel progetto Planck fin dalla sua prima concezione, avvenuta nel 1992, all’indomani della scoperta delle deboli anisotropie nel fondo cosmico. Marco Bersanelli, docente di Astronomia e Astrofisica al Dipartimento di Fisica della Statale, Instrument Scientist di LFI e guida del gruppo Planck di Milano, insieme a Reno Mandolesi dell’INAF di Bologna, Principal Investigator di LFI, ha contribuito dal 1992 a dar vita al Consorzio Internazionale LFI, che comprende Università e Istituti di Ricerca dell’Inghilterra, Stati Uniti, Spagna, Finlandia, Svizzera, Norvegia, nonché numerosi gruppi italiani (oltre a quelli di Milano e Bologna sono coinvolti gruppi di ricerca di Trieste, Roma, Padova, con il supporto dell’Agenzia Spaziale Italiana, ASI).