1989 COBE_FIRAS :La prima mappa della cmb dallo spazio
Ormai i tempi sono maturi per una missione spaziale dedicata allo studio della radiazione cosmica di fondo: nel 1989 la NASA lancia COBE. La sua missione era di misurare lo spettro della radiazione cosmica di fondo a microonde e di cercare eventuali anisotropie. Dedicheremo l'intera prossima sezione alle anisotropie mentre in questa pagina concluderemo il viaggio fin qui seguito sullo spettro della CMB. Due dei principali ideatori e realizzatori di COBE (COsmic Background Explorer), John Mather e George Smoot, hanno ricevuto il Premio Nobel del 2006 per i risultati conseguiti dal satellite.
L'esperimento sviluppato per la misura dell spettro è FIRAS (Far InfraRed Absolute Spectrometer) che utilizza sensibilissimi bolometri criogenici con uno spettrometro che consente di rilevare lo spettro della radiazione in tutte le lunghezze d'onda da 0.1 a 10 mm. Mather, che da studente aveva lavorato con Paul Richards negli esperimenti condotti col pallone, raffredda criogenicamente a 1,5K non solo il bolometro, ma anche tutto lo spettrometro ed il sistema ottico di raccolta delle microonde.
Gli spettrometri usati misurano la differenza fra il segnale proveniente dal cieloe quello proveniente da un corpo nero di riferimento, del quale si può variare la temperatura. In questo modo gli offset strumentali vengono eliminati. Se la radiazione incidente è anch'essa di corpo nero, si possono eseguire sensibilissime misure di zero, facendo variara la temperatura del corpo nero di riferimento e osservando per quale temperatura viene minimizzato il segnale differenza.
Il team di FIRAS riuscì a misurare zero, entro il ruomore del rivelatore, su tutto l'intervallo spettrale utile, impostando una temperatura del corpo nero di riferimento a 2,725K.
La radiazione proveninete dal cielo deve quindi essere esattamente di corpo nero, alla stessa temperatura. Le eventuali deviazioni, compatibili col rumore del rivelatore dovevano esser einferiori ad una parte su 10.000.
La misura coronava 25 anni di continui sviluppi sperimentalie metodologici da parte di una piccola comunità di pionieiri della cosmologia osservativa.
La perfetta adrenza dei dati misurati da FIRAS a una curva di corpo nero spazzava via tutte le ipotesi alternative. Qualsiasi altro processo fisico , diverso dall'emissione di un mezzo opaco, caldo e isotermo quale l'universo primordiale di Gamow, avrebbe prodotto deviazioni dalla curva di corpo nero, escluse dai dati sperimentali.
Gamow aveva ragione: l'universo ha attraversato una fase densa e calda, nella quale era ionizzato e opaco
Per approfondire si segnala in sito della NASA alla pagina dei dati tecnici di FIRAS
Fonte: Paolo De Bernardis "Osservare l'Universo" Edizioni il Mulino