En esta vista lateral del universo simulado, cada punto representa una galaxia cuyo tamaño y brillo corresponden a su masa. Diapositivas de diferentes épocas muestran cómo los romanos veían el universo a lo largo de la historia cósmica. Los astrónomos utilizarán tales observaciones para reconstruir cómo la evolución cósmica condujo a la estructura similar a una red que vemos hoy. Crédito de la imagen: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y A. Joven
Nueva simulación muestra cómo[{” attribute=””>NASA’s Nancy Grace Roman Space Telescope will turn back the cosmic clock, unveiling the evolving universe in ways that have never been possible before when it launches by May 2027. With its ability to rapidly image enormous swaths of space, Roman will help us understand how the universe transformed from a primordial sea of charged particles to the intricate network of vast cosmic structures we see today.
“The Hubble and James Webb Space Telescopes are optimized for studying astronomical objects in-depth and up close, so they’re like looking at the universe through pinholes,” said Aaron Yung, a postdoctoral fellow at NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, who led the study. “To solve cosmic mysteries on the biggest scales, we need a space telescope that can provide a far larger view. That’s exactly what Roman is designed to do.”
Combining Roman’s large view with Hubble’s broader wavelength coverage and Webb’s more detailed observations will offer a more comprehensive view of the universe.
En esta vista simulada del universo profundo, cada punto representa una galaxia. Los tres cuadrados pequeños muestran el campo de visión del Hubble, cada uno de los cuales revela una región diferente del universo artificial. Roman podrá escanear rápidamente un área tan grande como toda la imagen ampliada, lo que nos dará una idea de las estructuras más grandes del universo. Crédito de la imagen: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y A. Joven
La simulación cubre una franja de cielo de dos grados cuadrados de tamaño, que es aproximadamente 10 veces el tamaño aparente de la luna llena, que contiene más de 5 millones de galaxias. Se basa en un modelo de formación de galaxias bien probado y representa nuestra comprensión actual de cómo funciona el universo. Usando tecnología altamente eficiente, el equipo puede simular decenas de millones de galaxias en menos de un día, algo que llevaría años usando métodos convencionales. Cuando Roman se lanza y comienza a proporcionar datos reales, los científicos pueden compararlos con un conjunto de estas simulaciones y poner sus modelos a prueba. Esto ayudará a revelar la física de la formación de galaxias, la materia oscura, una sustancia misteriosa que solo se observa a través de los efectos gravitacionales, y mucho más.
Un artículo que describe los resultados ha sido publicado en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society en diciembre de 2022.
Red cósmica al descubierto
Las galaxias y los cúmulos de galaxias brillan en grupos a lo largo de filamentos invisibles de materia oscura en un tapiz del tamaño del universo visible. Con una vista lo suficientemente amplia de este tapiz, podemos ver que la estructura a gran escala del universo es como una red, con filamentos que se extienden a lo largo de cientos de millones de años luz. Las galaxias se encuentran principalmente en las intersecciones de los filamentos, con vastos “vacíos cósmicos” entre todos los filamentos brillantes.
Así es como se ve el universo ahora. Pero si pudiéramos hacer retroceder el universo en el tiempo, veríamos algo completamente diferente.
Esta imagen, que contiene millones de galaxias simuladas dispersas por el espacio y el tiempo, muestra regiones que Hubble (blanco) y Roman (amarillo) podrían capturar en una sola toma. Hubble tardaría unos 85 años en mapear toda la región que se muestra en la imagen a la misma profundidad, pero Roman podría hacerlo en solo 63 días. La mayor visión de Roman y sus rápidas velocidades de escaneo revelarán el universo en evolución de formas nunca antes posibles. Crédito de la imagen: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y A. Joven
En lugar de resplandecientes estrellas gigantes esparcidas por galaxias que están separadas por distancias mayores, nos encontraríamos inmersos en un mar de[{” attribute=””>plasma (charged particles). This primordial soup was almost completely uniform, but thankfully for us, there were tiny knots. Since those clumps were slightly denser than their surroundings, they had slightly larger gravitational pull.
Over hundreds of millions of years, the clumps drew in more and more material. They grew large enough to form stars, which were gravitationally drawn toward the dark matter that forms the invisible backbone of the universe. Galaxies were born and continued to evolve, and eventually, planetary systems like our own emerged.
En esta vista lateral del universo simulado, cada punto representa una galaxia cuyo tamaño y brillo corresponden a su masa. Diapositivas de diferentes épocas muestran cómo los romanos veían el universo a lo largo de la historia cósmica. Los astrónomos utilizarán tales observaciones para reconstruir cómo la evolución cósmica condujo a la estructura similar a una red que vemos hoy. Crédito de la imagen: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y A. Joven
La vista panorámica de Roman nos ayudará a ver cómo se veía el universo en diferentes fases y llenará muchos vacíos en nuestra comprensión. Por ejemplo, aunque los astrónomos han detectado “halos” de materia oscura que rodean las galaxias, no están seguros de cómo se forman. Al ver cómo las lentes gravitatorias causadas por la materia oscura distorsionan la apariencia de los objetos distantes, Roman nos ayudará a ver cómo han evolucionado los halos a lo largo del tiempo cósmico.
“Simulaciones como esta serán cruciales para conectar grandes estudios de galaxias sin precedentes de la época romana con el andamiaje invisible de materia oscura que define la distribución de esas galaxias”, dijo Sangeeta Malhotra, astrofísica de Goddard y una de las autoras del artículo.
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Estudiar estructuras cósmicas tan vastas con otros telescopios espaciales no es práctico porque puede llevar cientos de años de observaciones reunir suficientes imágenes para verlas.
“Roman tendrá la capacidad única de igualar la profundidad del campo ultraprofundo del Hubble, pero cubre muchas veces más área del cielo que las encuestas amplias como Escanear velasdijo Young. “Esta vista completa del universo primitivo nos ayudará a comprender cuán representativas son las instantáneas de Hubble y Webb de cómo era en ese momento”.
Roman Wide View también servirá como una hoja de ruta que Hubble y Webb pueden usar para acercar las áreas de interés.
El Telescopio Espacial Rumano es un observatorio de la NASA diseñado para descubrir los misterios de la energía oscura y la materia oscura, buscar exoplanetas y obtener imágenes, y explorar muchos temas en astrofísica infrarroja. Crédito: NASA
Los estudios completos del cielo de Roman podrán cartografiar el universo mil veces más rápido que el telescopio Hubble. Esto sería posible gracias a la estructura rígida del observatorio, la rápida velocidad de rotación y el gran campo de visión del telescopio. Los romanos pasarán rápidamente de un objetivo cósmico a otro. Una vez que se obtiene un nuevo objetivo, las vibraciones se estabilizarán rápidamente porque las estructuras potencialmente oscilantes, como los paneles solares, se mantienen en su lugar.
“Roman tomará alrededor de 100.000 imágenes cada año”, dijo Jeffrey Crook, astrofísico de Goddard. “Dado el campo de visión más grande de Roman, tomaría más tiempo que el de nuestras vidas incluso para que telescopios poderosos como Hubble o Webb cubrieran la mayor parte del cielo”.
Al proporcionar una visión gigante y clara de los ecosistemas cósmicos y colaborar con observatorios como Hubble y Webb, Roman nos ayudará a resolver algunos de los misterios más profundos de la astrofísica.
Referencia: “Predicciones semianalíticas de Roman: comienzo de una nueva era de estudios profundos de galaxias” por LY Aaron Yung, Rachel S Somerville, Steven L Finkelstein, Peter Behroozi, Romeel Davé, Henry C Ferguson, Jonathan P Gardner, Gergo Popping , Sangeeta Malhotra, Casey Babovich, James E. Rhodes, Michaela P. Bagley, Michaela Hirschman y Anton M Cockeymore, 8 de diciembre de 2020, disponible aquí. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stac3595
En el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, supervisa el Telescopio Espacial Romano Nancy Grace en colaboración con el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y Caltech/IPAC en el sur de California, así como el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore. Un equipo diverso de científicos de varias instituciones de investigación forma el núcleo del equipo científico del proyecto. El proyecto cuenta con el apoyo de los principales socios de la industria, incluidos Ball Aerospace and Technologies de Boulder, Colorado, L3Harris Technologies de Melbourne, Florida y Teledyne Scientific & Imaging de Thousand Oaks, California.
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