Menos de un año y medio después de su misión principal, el telescopio espacial James Webb (JWST) ya ha revolucionado la astronomía tal como la conocemos. Usando su óptica avanzada, imágenes infrarrojas y espectrómetros, el JWST nos ha proporcionado las imágenes más detalladas e impresionantes del cosmos hasta la fecha. Pero en los próximos años, este telescopio y sus pares se unirán a otro instrumento de próxima generación: el telescopio espacial romano Nancy Grace (RST). Con el nombre apropiado de “la Madre del Hubble”, Roman continuará donde lo dejó el Hubble al mirar hacia atrás al comienzo de los tiempos.
Al igual que Hubble, el RST tendrá un espejo primario de 2,4 metros (7,9 pies) e instrumentos avanzados para capturar imágenes en diferentes longitudes de onda. Sin embargo, el RST también tendrá una cámara gigantesca de 300 megapíxeles, el Wide Field Instrument (WFI), que permitirá un campo de visión doscientas veces mayor que el del Hubble. En un estudio reciente, un equipo internacional de investigadores dirigidos por la NASA describió una simulación que crearon para obtener una vista previa de lo que podía ver el RST. El conjunto de datos resultante permitirá nuevos experimentos y oportunidades para el RST una vez que llegue al espacio en 2027.
El equipo incluyó investigadores de la División de Ciencias de Astrofísica en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, el Centro de Astrofísica Computacional del Instituto Flatiron, el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ), el Observatorio Astronómico de Sudáfrica (SAAO), el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI) ), el Observatorio Europeo Austral (ESO), el Instituto Mitchell de Física Fundamental y Astronomía, la Ecole Polytechnique Fédeérale de Lausanne (EPFL) y varias universidades.
La simulación se basó en una teoría bien probada de formación de galaxias que incorpora el modelo cosmológico más aceptado: el modelo Lambda Cold Dark Matter (LCDM). Esto permitió al equipo simular cinco conos de luz que medían dos grados cuadrados de diámetro (unas diez veces el tamaño aparente de una Luna llena) que contenían más de 5 millones de galaxias cada uno. Estas galaxias se distribuyeron a lo largo del espectro de corrimiento al rojo (z=1-10), correspondiente a distancias de 1 millón y más de 13 mil millones de años luz.
El artículo que describe sus resultados se publicó en The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society en diciembre de 2022. Aaron Yung, becario postdoctoral en el Goddard Space Flight Center de la NASA que dirigió el estudio, dijo en un reciente comunicado de prensa de la NASA:
“Los telescopios espaciales Hubble y James Webb están optimizados para estudiar objetos astronómicos en profundidad y de cerca, por lo que son como mirar el universo a través de pequeños agujeros. Para resolver misterios cósmicos en las escalas más grandes, necesitamos un telescopio espacial que pueda proporcionar una vista mucho más grande. Eso es exactamente lo que Roman está diseñado para hacer”.
Cuando comience a operar, estas y otras simulaciones proporcionarán un marco para los astrónomos que se puede comparar con los datos de observación. Esto permitirá a los científicos examinar sus modelos astrofísicos y cosmológicos, con implicaciones para todo, desde la formación y evolución de las galaxias hasta la materia oscura, la energía oscura y mucho más. Esto será posible gracias a la capacidad de Roman para combinar un campo de visión dos órdenes de magnitud mayor que el del Hubble (y una resolución angular equivalente) con espectroscopia avanzada.
Por ejemplo, al observar cómo la materia oscura hace que la luz de los objetos más distantes se distorsione y amplifique (lente gravitatoria), Roman nos ayudará a ver cómo se desarrollaron los halos de materia oscura con el tiempo. Mientras que a otros telescopios espaciales les llevaría cerca de un siglo (o más) mapear estas vastas estructuras cósmicas, Roman podría hacer el mismo trabajo en 63 días. Además de su amplio campo de visión, esto será posible gracias a la rápida velocidad de giro y la estructura rígida del observatorio. Básicamente, Roman puede moverse rápidamente de un objetivo a otro ya que sus componentes (como los paneles solares) están fijos en su lugar.
Esto significa que las vibraciones causadas por el cambio de posición disminuirán rápidamente, reduciendo el tiempo de espera entre la adquisición de imágenes. “Roman tomará alrededor de 100,000 fotografías cada año”, dijo Jeffrey Kruk, astrofísico investigador de NASA Goddard (y coautor del artículo). “Dado el campo de visión más grande de Roman, tomaría más tiempo que el de nuestras vidas, incluso para telescopios potentes como Hubble o Webb, para cubrir tanto cielo”.
Otro aspecto emocionante del RST es cómo colaborará con otros observatorios para estudiar el Universo con más detalle. Esto incluye la identificación de objetivos para estudios de seguimiento utilizando la cobertura de longitud de onda más amplia del Hubble y las observaciones infrarrojas más detalladas de Webb. Esto proporcionará estudios en profundidad de objetos cósmicos que van desde galaxias y cúmulos de galaxias hasta exoplanetas y objetos en el Sistema Solar. Yung dijo:
“Roman tendrá la capacidad única de igualar la profundidad del campo ultraprofundo del Hubble y, sin embargo, cubrir varias veces más área del cielo que los sondeos amplios como el sondeo CANDELS. Una vista tan completa del universo primitivo nos ayudará a comprender cuán representativas son las instantáneas de Hubble y Webb de cómo era entonces”.
“Simulaciones como estas serán cruciales para conectar estudios de galaxias grandes sin precedentes de Roman con el andamiaje invisible de materia oscura que determina la distribución de esas galaxias”, agregó Sangeeta Malhotra, astrofísica de Goddard y coautora del artículo. En total, la simulación proporciona pronósticos sobre la densidad numérica de las galaxias, las tasas de formación de estrellas (SFR), la varianza de campo a campo y las funciones de correlación angular de dos puntos. También demuestra cómo las futuras encuestas de campo amplio podrán mejorar estas mediciones en relación con las encuestas actuales.
Además del RST, las simulaciones del equipo también proporcionan fotometría para varios otros instrumentos en los próximos observatorios. Esto incluye la misión Euclid de la ESA y el Observatorio Vera Rubin, un telescopio espacial que estudiará la energía oscura y un observatorio terrestre que caracterizará millones de objetos en el Sistema Solar (respectivamente). Se espera que ambas misiones se lancen o comiencen a recolectar luz en algún momento a finales de este año. Los próximos años serán un momento emocionante para los astrónomos y cosmólogos. Y, con un poco de suerte, ¡revelador!
Con información de UniverseToday.com
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