WMAP

La Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) es una sonda de la NASA cuya misión es estudiar el cielo y medir las diferencias de temperatura que se observan en la radiación de fondo de microondas, un remanente del Big Bang. Fue lanzada por un cohete Delta II el 30 de junio de 2001 desde Cabo Cañaveral, Florida, Estados Unidos.

El objetivo de la misión WMAP es comprobar las teorías sobre el origen y evolución del universo. Es la sucesora del COBE y entra dentro del programa de exploradores de clase media de la NASA.

WMAP fue nombrada así en honor a David Todd Wilkinson, miembro del equipo científico de la misión y pionero en el estudio de la radiación de fondo. Los objetivos científicos de la misión son que la temperatura del fondo cósmico de microondas debe ser medida con una altísima resolución y sensibilidad. Debido a esto, la prioridad en el diseño fue la de evitar errores sistémicos en la toma de datos.

La sonda WMAP usa radiómetros diferenciales de microondas que miden las diferencias de temperatura entre dos puntos cualesquiera del cielo. WMAP se encuentra en órbita en torno al punto Lagrangiano L2, situado a unos 1.5 millones de kilómetros de la tierra.

Nombres                           MAPA
Explorador 80

Tipo de misión                 CMBR astronomía

Operador                         NASA

ID COSPAR                    2001-027A

SatCat №                         26859

Sitio web                           mapa .gsfc .nasa .gov

Duración de la misión     9 años, 1 mes, 19 días

Fabricante                        NASA / NRAO

Masa de lanzamiento      835 kg (1,841 lb) ^[1]

Masa seca                         763 kg (1.682 lb)

Dimensiones                     3,6 mx 5,1 m (12 pies x 17 pies)

Poder                                419 W

Inicio de la misión

Fecha de lanzamiento     19:46:46 30 de junio de 2001 ^[2]

Cohete                              Delta II 7425-10

Sitio de lanzamiento        Cabo Cañaveral SLC-17

Fin de la misión

Disposición                       Pasivado

Desactivado                      28 de de octubre de del 2010

Parámetros orbitales

Sistema de referencia      L ₂ puntos

Régimen                           lissajous

Telescopio principal

Tipo                                  gregoriano

Diámetro                          1,4 m x 1,6 m (4,6 pies x 5,2 pies)

Las longitudes de onda   23 GHz a 94 GHz

 Instrumentos

K-banda (23 GHz)           52.8- minutos de arco de haz

La banda Ka (33 GHz)     haz de 39,6 minutos de arco

Q-banda (41 GHz)            30.6 minutos de arco-haz

V-banda (61 GHz)            haz de 21 minutos de arco

W-banda (94 GHz)           haz de 13.2 minutos de arco

Diagrama del WMAP.

Este punto de observación (situado en la línea que une al sol con la tierra) proporciona a la sonda un ambiente excepcionalmente estable, ya que puede apuntar en cualquier dirección al espacio profundo, sin verse afectada por la presencia de la estrella madre. Además, desde el punto L2 observa el cielo entero cada seis meses. Para evitar las interferencias provenientes de nuestra propia galaxia, WMAP usa cinco bandas de frecuencia separadas, desde los 22 GHz a los 90 GHz.

El 11 de febrero de 2003, el grupo de relaciones públicas de la NASA convocó una rueda de prensa para comunicar la edad y composición del universo sobre la base de datos de la sonda WMAP. En dicha rueda de prensa se desveló la imagen más intrincada del universo primigenio tomada hasta hoy, en espera de los resultados del Planck. Según la NASA, esta imagen “contiene tal nivel de detalle que se puede considerar uno de los resultados científicos más importantes de los últimos años”. Hay que tener en cuenta que si bien esta imagen no es la de mayor resolución tomada sobre el fondo cósmico de microondas, es la mejor imagen que tenemos de la radiación de fondo de todo el cielo.

Los datos de tres años del WMAP fueron publicados al mediodía del 17 de marzo de 2006. Estos datos incluyen las medidas de la temperatura y de la polarización de los CMB, que proporcionan una confirmación más fuerte del modelo estándar Lambda-CDM.

Descubrimientos realizados con el WMAP

Imagen del WMAP del fondo cósmico de microondas.

Línea de tiempo de la gran explosión.

WMAP está obteniendo medidas de muchos parámetros cosmológicos con una precisión mucho mayor que la que teníamos hasta ahora. De acuerdo con los modelos actuales del universo, los datos del WMAP muestran 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 71 ± 4 km/s/Mpc
• Los datos del WMAP confirman, con sólo un 0,5% de margen de error, que la forma del universo es plana.¹
• 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 cuadrupolo.

Fecha de lanzamiento: 30 de junio de 2001

Misión Proyecto Home Page

Programa (s): Astrofísica exploradores, exploradores

La misión WMAP se dirigió a las preguntas fundamentales de la cosmología: ¿Cuál es la geometría del Universo? ¿Cómo estructuras, tales como galaxias y cúmulos de galaxias, que vemos en el cielo de hoy se producen? ¿Qué edad tiene el Universo, y cuáles son sus componentes?

El detallada, todo el cielo la imagen de la infancia del universo creado a partir de siete años de datos de WMAP. La imagen revela las fluctuaciones de temperatura 13.7 millones de años de (que se muestran como las diferencias de color) que se corresponden con las semillas que crecieron para convertirse en las galaxias.

Crédito: NASA / WMAP Science Team

Las respuestas a estas preguntas se encuentran en el fondo cósmico de microondas (CMB), la radiación de fondo remanente sobrante de la Gran Explosión, que es notablemente uniforme en todo el cielo, a una temperatura efectiva de 2,7 grados Kelvin. El CMB, sin problemas, ya que es, sin embargo, contiene pequeñas fluctuaciones en la temperatura, en el nivel de una parte en 100.000. A partir de estas fluctuaciones crecieron las estructuras en el Universo que vemos hoy en día, y con una cuidadosa medición de las propiedades de estas fluctuaciones, se puede aprender mucho sobre la historia y el contenido del Universo.

WMAP usa radiómetros de microondas diferencial que midieron las diferencias de temperatura entre dos puntos en el cielo. WMAP observa el cielo desde una órbita alrededor del punto L2 Sol-Tierra Lagrange, 1,5 millones de kilómetros de la Tierra. Este punto de vista ofrece un entorno excepcionalmente estable para la observación desde el observatorio siempre puede apuntar lejos del Sol, la Tierra y la Luna, manteniendo una vista despejada hacia el espacio profundo. WMAP escanea el cielo de una manera tal como para cubrir ~ 30% del cielo cada día y como el punto L2 sigue a la Tierra alrededor del Sol WMAP observa el cielo lleno cada seis meses. Para facilitar el rechazo de las señales de primer plano de nuestra propia galaxia, WMAP usa cinco bandas de frecuencia separadas 22-90 GHz.

Ilustración de los receptores de WMAP

La Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) fue renombrada en honor al fallecido Dr. David Wilkinson, de la Universidad de Princeton, un miembro del equipo científico y pionero en el estudio de la radiación cósmica de fondo.

WMAP fue dado de baja en octubre de 2010, después de 9 años de vuelo. Durante estos 9 años, WMAP ayudado a cambiar la forma en que vemos nuestro Universo.

• WMAP descubrió que hoy nuestro universo se compone de un 72% la energía oscura, 23% de materia oscura y sólo el 4,6% de átomos.
• WMAP encontró la edad del Universo es de 13,75 ± 0,13 mil millones de años. Conocido dentro del 1%.
• WMAP descubrió que el Universo era muy diferente cuando se fue de 380.000 años de antigüedad. En ese momento estaba dominado por la materia oscura (63%), los fotones (15%), Átomos (12%), y los neutrinos (10%). La energía oscura no existía en cantidades medibles en ese momento.
• WMAP encontró que la primera generación de estrellas para luz en el Universo encendió a 200 millones de años después del Big Bang.
• WMAP encontró nueva evidencia de que un mar de neutrinos cósmicos impregna el Universo.
• WMAP encontró evidencia clara de las primeras estrellas tardaron más de quinientos millones de años para crear una niebla cósmica.
• WMAP tensó nuevas restricciones sobre la explosión de expansión en la primera billonésima de Universo de un segundo (llamado inflación).
• WMAP proporcionó la primera detección directa de helio pre-estelar, proporcionando una prueba importante de la predicción del Big Bang.
• WMAP ayudó a restringir la geometría del Universo. Nuevos datos indican que debe ser plana para mejor que 1%. El modelo más simple, un universo plano con una constante cosmológica, ajusta los datos muy bien. v
• los datos de WMAP coloca restricciones en el número de especies de neutrinos parecido a entre 3 y 5, con 4 como el número más probable. El modelo estándar de la física de partículas tiene 3 especies de neutrinos.

Como WMAP ha mejorado mucho conocimiento acerca de la CMB allá de lo que aprendió la misión COBE, la reciente misión Planck de la ESA-llevado ha mejorado el legado dejado por la misión WMAP. La misión Planck mide el CMB con una mayor precisión y resolución angular en comparación con WMAP. Un objetivo clave de la misión Planck fue medir la polarización del CMB debido a la radiación gravitatoria del período de la inflación en el universo primordial.

El Premio Gruber de Cosmología 2012 fue otorgado a Charles L. Bennet y el equipo de la sonda Wilkinson Microwave anisotropía (WMAP) por sus exquisitos ‘mediciones de las anisotropías en la radiación fósil del Big Bang, — el fondo cósmico de microondas. Estas medidas han ayudado a obtener restricciones rigurosas sobre el origen, el contenido, la edad y la geometría del Universo, la transformación de nuestro paradigma actual de la formación de la estructura de apelar escenario en la ciencia exacta”.

Mediciones y descubrimientos

Un año de publicación de los datos

El 11 de febrero de 2003, la NASA publicó valor de los datos de WMAP del Primer año. Se presentaron las últimas edad calculada y composición del universo temprano. Además, se presentó una imagen del universo primitivo, que “contiene detalles tan impresionantes, que puede ser uno de los resultados científicos más importantes de los últimos años”. Los datos recientemente publicados superan las mediciones anteriores CMB. ^[5]

Con base en el modelo Lambda-CDM, el equipo de WMAP produjo parámetros cosmológicos de resultados del primer año del WMAP. Tres conjuntos se dan a continuación; el primer y segundo conjuntos son datos de WMAP; la diferencia es la adición de índices espectrales, las predicciones de algunos modelos de inflación. El tercer conjunto de datos combina las limitaciones de WMAP con los de otros experimentos de CMB ( ACBAR y CBI ), y las limitaciones de los Redshift Survey 2dF Galaxy y forestales Lyman alfa mediciones. Observe que hay degeneraciones entre los parámetros, la más significativa es entre y ; los errores son dados en la confianza de 68%. ^[21]

Cinco años de publicación de los datos

Los datos de WMAP a cinco años fueron puestos en libertad el 28 de febrero de 2008. Los datos incluyen nuevas pruebas para el fondo cósmico de neutrinos, evidencia de que tomó más de la mitad de mil millones de años para que las primeras estrellas de reionizar el universo, y las nuevas restricciones sobre la inflación cósmica. ^[24]

Contenido de materia / energía en el universo actual y en el momento de la disociación de fotones en el recombinación época 380.000 años después del Big Bang.

La mejora en los resultados se dieron a ambos con un extra de 2 años de mediciones (el conjunto de datos se ejecuta entre la medianoche el 10 de agosto de 2001 hasta la medianoche del 9 de agosto, 2006), así como el uso de técnicas de procesamiento de datos mejoradas y una mejor caracterización de la instrumento, en particular de las formas de haz. También hacen uso de los 33 GHz observaciones para la estimación de parámetros cosmológicos; previamente se habían utilizado sólo los canales 41 GHz y 61 GHz. Por último, la mejora de las máscaras se utilizan para eliminar los primeros planos. ^[8]

Las mejoras en los espectros estaban en el pico acústico tercero, y los espectros de polarización. ^[8]

Las mediciones ponen restricciones sobre el contenido del universo en el momento que el CMB se emitió; en el momento del 10% del universo se compone de neutrinos, el 12% de los átomos, el 15% de los fotones y un 63% de materia oscura. La contribución de la energía oscura en el momento era insignificante. ^[24] También se limitó el contenido del universo actual; 4,6% átomos, 23% de materia oscura y la energía oscura 72%. ^[8]

Los datos de WMAP de cinco años se combinó con las mediciones de supernovas de tipo Ia (SNE) y oscilaciones acústicas Baryon (BAO). ^[8]

La forma elíptica de la skymap WMAP es el resultado de una proyección Mollweide. ^[25]

Se siguieron publicando datos de su vida efectiva, en años posteriores.

Seguimiento de las misiones y las mediciones futuras

trayectoria y la órbita de la WMAP.

La línea de tiempo original para WMAP se dio dos años de observaciones; éstos fueron completados por las extensiones de septiembre de 2003. Misión se les concedió en 2002, 2004, 2006, y 2008 dando la nave espacial con un total de 9 años de observación, que terminó de agosto de 2010 ^[18] y en octubre de 2010, la nave espacial fue trasladado a un “cementerio heliocéntrica “orbitar ^[12] fuera L2, en la que gira alrededor del sol 14 veces cada 15 años.^{[cita requerida]}

La nave espacial Planck, lanzado el 14 de mayo de 2009, también mide el CMB y tiene como objetivo perfeccionar las mediciones realizadas por el WMAP, tanto en intensidad total y la polarización. Varios instrumentos terrestres y globos también han hecho contribuciones CMB, y otros están siendo construidos para hacerlo. Muchos están dirigidos a la búsqueda de la polarización en modo B se espera de los modelos más simples de la inflación, incluyendo Ebex, Araña, BICEP2, Keck, TRANQUILA, CLASE, SPTpol y otros.

El 21 de marzo de 2013, el equipo de investigación dirigido por el Europeo tras la sonda Planck cosmología liberado de todo el cielo de la misión mapa de la radiación cósmica de fondo. ^{[31] [32]} El mapa sugiere que el universo es un poco mayor de lo pensado. Según el mapa, sutiles fluctuaciones en la temperatura se estamparán en el cielo profundo cuando el cosmos tenía cerca de 370.000 años. La huella refleja ondas que surgieron tan pronto, en la existencia del universo, como el primer nonillionth (10 ^-30) de un segundo. Al parecer, estas ondulaciones dieron lugar a la presente vasta red cósmica de los cúmulos de galaxias y la materia oscura . Sobre la base de los datos de 2013, el universo contiene 4,9% materia ordinaria , el 26,8% de materia oscura y el 68,3% de la energía oscura. El 5 de febrero de 2015, nuevos datos fue lanzado por la misión Planck, según la cual la edad del universo es de 13.799 ± 0,021 billón años y la constante de Hubble se midió en 67,74 ± 0,46 (km / s) / Mpc. ^[33]

WMAP lanzamientos desde el Centro Espacial Kennedy , 30 de Junio, de 2001.