— Objavljeno 24/02/2015 / Bug.hr.
Objavom konačnih rezultata analize podataka koje je svemirski opservatorij Planck prikupio u gotovo četiri i pol godine opažanja, od svibnja 2009. do listopada 2013. godine, provedena je temeljita revizija kozmologije. Osporavanje potvrde primordijalnih gravitacijskih valova kolaboraciji BICEP2, o čemu je nedavno pisano na portalu Bug Online, tek je jedan od brojnih rezultata orbitalne letjelice Planck. Između ostaloga, Planck je korigirao vrijednost Hubbleovog parametra što je značilo da je svemir nešto stariji nego što smo dosad smatrali. Otkrio je da su prve zvijezde rođene 100 milijuna godina kasnije u odnosu na prijašnja saznanja. Preinačio je vrijednosti omjera obične tvari, tame tvari i tamne energije u svemiru. Planckovi rezultati idu u prilog postojanju samo tri vrste neutrina, a podržavaju i najjednostavniji model kozmičke inflacije. Sve u svemu, Planck je kozmologiji dao veliku eksperimentalnu potporu.
Svemirski opservatorij Planck, namijenjen opažanju anizotropije kozmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja, bio je lansiran 14. svibnja 2009. Zapravo, bio je lansiran opservatorij COBRAS/SAMBA a tek nakon što je taj instrument sigurno smješten u orbitu preimenovan je u opservatorij Planck. Zaživio je naime neki običaj, na rubu praznovjerja, da se istraživački sateliti ne imenuju po ljudima sve dok lansiranje ne prođe uspješno. Na taj su način, primjerice, preimenovani rendgenski opservatorij AXAF u Chandra, prema indijskom astrofizičaru Subrahmanyanu Chandrasekharu, te vodeći svemirski gama-opservatorij GLAST u Fermi, prema talijanskom fizičaru Enricu Fermiju. Opservatorij Planck nosi ime njemačkog fizičara Maxa Plancka čijim je radom iz 1900. započeo razvoj kvantne fizike. Kvantna fizika bila je pak temelj za mikroelektroniku koja je, između ostaloga, iznjedrila internet i pametne telefone bez bez čega je mnogima, ne samo tehno-frikovima, svijet danas postao nezamisliv. Hvala ti, Planče.
Spomenuti Planckov rad odnosio se na raspodjelu zračenja crnog tijela, naizgled nevažan problem koji je Planck bio riješio uvođenjem kvantizacije. To je ideja prema kojoj neke fizičke veličine mogu poprimati samo određene, diskretne (a ne kontinuirane), vrijednosti. Primjerice, energija fotona ili elektrona koji su prostorno ograničeni može poprimiti samo neke, ne bilo koje, vrijednosti. Bitan uvjet za kvantizaciju je ta prostorna ograničenost, koja je prilično očita za elektron u atomu. Što se crnog tijela tiče, radi se o idealizaciji koja u prirodi ne postoji. No, mnoga se tijela ponašaju poput crnog tijela do na neku točnost, približno. U fizici je to uvijek tako, zato ju i nazivamo umijećem aproksimacija. Po definiciji, crno tijelo je tijelo koje apsorbira sve zračenje koje dospije do njega, a ništa ne reflektira. Stoga ono što samo crno tijelo emitira ima dobro definiran spektar – raspodjelu intenziteta po frekvencijama. I taj spektar ovisi isključivo o temperaturi crnog tijela. Zato izvore koji imaju spektar crnoga tijela nazivamo termičkim izvorima. Sunce je, primjerice, termički izvor. Kozmičko mikrovalno pozadinsko zračenje, u kojem se kupa cijeli svemir, također ima spektar crnoga tijela. To je taj spektar kojega je Max Planck prvi ispravno matematički opisao zahvaljujući ideji kvantizacije. S obzirom da je svemirski opservatorij Planck namijenjen opažanju nekih svojstava kozmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja jasno je zašto je imenovan po Maxu Plancku.
To kozmičko mikrovalno pozadinsko zračenje, koje je relikt velikog praska, danas opažamo u području mikrovalova valne duljine ispod jednog centimetra. Maksimum raspodjele tog zračenja je na valnoj duljini od oko dva milimetra iz čega se može izračunati ekvivalentna temperaturta crnoga cijela. Kao što je spomenuto u prethodnom tekstu, satelit COBE pokazao da spektar kozmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja ima savršen oblik spektra zračenja crnog tijela. Baš prema predviđanjima teorije velikog praska. Također je pokazao, relativno grubo, da postoje sitne fluktuacije u tom spektru. Te fluktuacije povezane su sa začetkom formiranja galaksija u svemiru. Idući satelit, WMAP, imao je za cilj opažanje baš tih fluktuacija. Izvanredni rezultati do kojih je došao WMAP potaknuli su daljnja istraživanja u tom smjeru pa je konstruiran instrument još veće osjetljivosti za mjerenje anizotropije (različitih svojstava u različitim smjerovima) kozmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja. Taj je instrument dignut u orbitu 2009. godine kao opservatorij Planck.
U ožujku 2013. kolaboracija Planck objavila je kartu cijelog neba u području kozmičkog mikrovalnog zračenja, s razlučivanjem koje je bilo dva i pol puta bolje od razlučivanja WMAP-a. Ta karta je zapravo snimka najstarije svjetlosti u svemiru, iz doba kad je svemir bio star samo 370 000 godina. Iz podataka prikazanih na toj karti mogli su se precizno izračunati razni kozmološki parametri, primjerice starost svemira od (13,798 ± 0,037) milijardi godina. Udio obične tvari u ukupnoj masi-energiji svemira Planck je korigirao s 4,5% na 4,9%. Ispalo je da i tamne tvari ima nešto više u odnosu na ranije procjene: 26,8%, a ne samo 22,7%. S druge strane, to znači da tamne energije ima nešto manje: ne 72,8% nego 68,3%. Ako ovo zvuči dosadno, možda će zanimljivija biti činjenica da je Planck potvrdio postojanje dviju anomalija u prostornoj raspodjeli fluktuacija kozmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja. Te je anomalije bio naslutio, u puno grubljoj slici, Planckov prethodnik WMAP. One nisu bile očekivane, nisu bile predviđene nikakvom teorijom i zasad nemaju objašnjenje. Jedno od ponuđenih objašnjenja, koje je trenutno samo spekulacija ali vrlo intrigantna spekulacija, jest da se radi o otisku interakcije našeg svemira s nekim drugim svemirom u multiverzumu.
Konačno, u prosincu 2014. objavljeni su završni rezultati misije Planck, na konferenciji u Ferrari. Popratni članci s tim rezultatima izašli su ovih dana i svi su javno dostupni. Osim već spomenute korekcije kozmoloških parametara i mjerenja polarizacije kozmičkog mikrovalnog zračenja koju uzrokuje kozmička prašina (čime je znatno smanjena mogućnost da je BICEP2 opazio primordijalne gravitacijske valove), Planck je došao do raznih drugih spoznaja. Primjerice, pokazao je da u svemiru najvjerojatnije postoje samo tri vrste neutrina – laganih, neutralnih čestica koje iznimno slabo međudjeluju s materijom. Kroz naše tijelo svake sekunde prođe oko sto bilijuna neutrina, a s istom lakoćom gotovo svi ti neutrini prođu i kroz cijelu Zemlju. Bizarne čestice koje ipak, tu i tamo, uspijemo uhvatiti neutrinskim teleskopom, no više o tome nekom drugom prilikom. I za kraj – kozmička inflacija. To što je Planck pokazao da nije pouzdano da glavnina polarizacije kozmičkog mikrovalnog zračenja potječe od primordijalnih gravitacijskih valova (čime je otpala potvrda nekih modela inflacije), ne znači da primordijalni gravitacijski valovi ne postoje. A pogotovo ne znači da je kozmička inflacija u svakom smislu opovrgnuta. Planckovi podaci potpuno su u skladu s jednim modelom inflacije, onim najjednostavnijim, što je snažna potvrda standardnog modela kozmologije velikog praska.