Millones de galaxias aparecen en nuevas imágenes simuladas del telescopio espacial rumano Nancy Grace de la NASA






Esta imagen del Campo Profundo Romano, que contiene cientos de miles de galaxias, representa solo el 1,3 por ciento del sondeo sintético, que en sí mismo es solo el uno por ciento del sondeo romano planificado. Las galaxias están codificadas por colores: las galaxias más rojas están más lejos y las galaxias más blancas están más cerca. La simulación demuestra la capacidad de Roman para realizar estudios amplios y profundos y para estudiar el universo estadísticamente de maneras que no son posibles con los telescopios actuales. Crédito: M. Troxel y Caltech-IPAC/R. Hurt

Los científicos han creado una enorme encuesta sintética que muestra lo que podemos esperar de las futuras observaciones del telescopio espacial rumano Nancy Grace. Aunque es solo una pequeña fracción de la encuesta del futuro real, esta versión simulada contiene una cantidad asombrosa de galaxias: 33 millones de ellas, junto con 200,000 estrellas en primer plano en nuestra galaxia natal.

La simulación ayudará a los científicos a planificar las mejores estrategias de observación, probar diferentes métodos para extraer cantidades masivas de datos de la misión y explorar lo que podemos aprender de las observaciones en tándem con otros telescopios.

«La cantidad de datos que devolverá Roman no tiene precedentes para un telescopio espacial», dijo Michael Troxell, profesor asociado de física en la Universidad de Duke en Durham, Carolina del Norte. «Nuestra simulación es un campo de pruebas que podemos usar para asegurarnos de que estamos aprovechando al máximo los comentarios de la misión».

El equipo extrajo datos de un universo ficticio desarrollado originalmente para respaldar la planificación científica utilizando el Observatorio Vera C. Rubin, que se encuentra en Chile y está programado para comenzar a operar por completo en 2024. Debido a que las simulaciones de Roman y Rubin usan la misma fuente, los astrónomos pueden comparar ellos y ver lo que pueden esperar aprender de las observaciones del telescopio emparejado una vez que exploren activamente el universo.

Un artículo que describe los resultados, dirigido por Troxell, ha sido aceptado para su publicación en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.


Este video comienza mostrando las galaxias más distantes en la imagen de campo profundo simulada en rojo. A medida que se aleja, se agregan al cuadro capas de galaxias cercanas (amarillas y blancas). Al estudiar diferentes eras cósmicas, Roman podrá rastrear la historia de la expansión del universo, estudiar cómo han evolucionado las galaxias a lo largo del tiempo y mucho más. Crédito: Caltech-IPAC/R. Hurt y M. Troxel

construcción cósmica

El estudio de la región de latitudes amplias de Roman consistirá tanto en imágenes, el enfoque de la nueva simulación, como en espectroscopia en la misma vasta franja del universo. La espectroscopia implica medir la intensidad de la luz de los cuerpos cósmicos de varias longitudes de onda, mientras que las imágenes romanas revelarán ubicaciones y formas precisas de cientos de millones de galaxias más débiles que se utilizarán para mapear la materia oscura. Aunque esta misteriosa sustancia no es visible, los astrónomos pueden inferir su existencia al observar sus efectos sobre la materia ordinaria.

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Cualquier cosa con masa deforma el tejido del espacio-tiempo. Cuanto mayor sea la masa, mayor será la torsión. Esto crea un efecto llamado lente gravitacional, que ocurre cuando la luz de una fuente distante se distorsiona cuando pasa a través de objetos intermedios. Cuando estos objetos lenticulares son galaxias masivas o cúmulos de galaxias, las fuentes de fondo pueden verse borrosas o aparecer como múltiples imágenes.

Los objetos menos masivos pueden crear efectos más sutiles llamados lentes débiles. Roman sería lo suficientemente sensible como para usar la lente débil para ver cómo los grupos de materia oscura distorsionan la apariencia de las galaxias distantes. Al observar estos efectos de lentes, los científicos podrán llenar más vacíos en nuestra comprensión de la materia oscura.






Este gráfico compara los tamaños relativos de la imagen sintética (recuadro, delineado en naranja), toda la región simulada (el cuadrado en el centro superior izquierdo delineado en verde) y el tamaño del estudio futuro completo que realizarán los astrónomos (el cuadrado grande en la parte inferior izquierda delineado en color azul). El fondo, del Digital Sky Survey, muestra la cantidad de cielo que cubre cada área. La imagen sintética cubre tanto del cielo como la luna llena, y un estudio romano futuro cubrirá un área mucho más grande que la Osa Mayor. Mientras que el Telescopio Espacial Hubble o el Telescopio Espacial James Webb tardarían alrededor de un milenio en obtener imágenes de un área del tamaño de una exploración futura, Roman lo haría en poco más de siete meses. Crédito: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y M. Troxel

dijo Chris Hirata, profesor de física en la Universidad Estatal de Ohio en Columbus, y coautor del artículo.

«Pero las predicciones son de naturaleza estadística, por lo que las probamos observando vastas regiones del universo. La esfera romana, con su amplio campo de visión, se mejorará para escanear el cielo de manera eficiente, complementando observatorios como el telescopio espacial James Webb diseñado para una investigación más profunda de los objetos individuales.”

la tierra y el espacio

El Roman Synthetic Survey cubre 20 grados cuadrados del cielo, lo que equivale aproximadamente a 95 lunas llenas. La encuesta real será 100 veces más grande, revelando más de mil millones de galaxias. Rubin escaneará un área más grande, 18,000 grados cuadrados, aproximadamente la mitad del cielo completo, pero con una resolución más baja porque tendrá que mirar a través de la turbulenta atmósfera de la Tierra.

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Esta animación muestra el tipo de ciencia que los astrónomos podrán hacer con las observaciones romanas de campo profundo en el futuro. La gravedad de los cúmulos superpuestos de galaxias y materia oscura puede reflejar la luz de objetos distantes, distorsionando su apariencia como se muestra en la animación. Al estudiar la luz distorsionada, los astrónomos pueden estudiar la escurridiza materia oscura, que solo puede medirse indirectamente a través de los efectos gravitacionales sobre la materia visible. Como beneficio adicional, esta lente también facilita ver galaxias distantes cuya luz se magnifica. Crédito: Caltech-IPAC/R.

El acoplamiento de las simulaciones de Roman y Rubin brinda la primera oportunidad para que los científicos intenten detectar los mismos objetos en ambos conjuntos de imágenes. Esto es importante porque las observaciones terrestres no siempre son lo suficientemente nítidas para distinguir múltiples fuentes cercanas como objetos separados. A veces se desvanecen juntos, lo que afecta las malas medidas de la lente. Ahora, los estudiosos pueden determinar las dificultades y los beneficios de «desempaquetar» tales objetos en las imágenes de Robin comparándolos con objetos romanos.

Con la visión cosmogónica masiva de Roman, los astrónomos podrán lograr mucho más que los objetivos principales de la encuesta, que son estudiar la estructura y la evolución del universo, mapear la materia oscura y distinguir entre las principales teorías que intentan explicar por qué el universo se está expandiendo. . El universo se está acelerando. Los científicos pueden revisar los nuevos datos rumanos simulados para tener una idea de la ciencia adicional que se obtendría al ver gran parte del universo con un detalle tan exquisito.

«Con el enorme campo de visión de Roman, anticipamos muchas oportunidades científicas diferentes, pero también tendremos que aprender a esperar lo inesperado», dijo Julie McEnery, científica principal del proyecto de la misión Roman en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. . «La misión ayudará a responder preguntas críticas en cosmología mientras revela misterios completamente nuevos para que los resolvamos».

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