Gli scienziati hanno creato un gigantesco sondaggio sintetico che mostra cosa possiamo aspettarci dalle future osservazioni del Nancy Grace Roman Space Telescope. Sebbene rappresenti solo una piccola parte della vera indagine futura, questa versione simulata contiene un numero sbalorditivo di galassie: 33 milioni di esse, insieme a 200.000 stelle in primo piano nella nostra galassia natale. Questa immagine simulata del campo profondo di Roman, contenente centinaia di migliaia di galassie, rappresenta solo l’1,3 percento dell’indagine sintetica, che a sua volta è solo l’1 percento dell’indagine pianificata da Roman:
Il team ha tratto dati da un finto universo originariamente sviluppato per supportare la pianificazione scientifica con l’Osservatorio Vera C. Rubin, che si trova in Cile e che inizierà a funzionare a pieno regime nel 2024. Poiché le simulazioni di Roman e Rubin utilizzano la stessa fonte, gli astronomi possono confrontare loro e vedere cosa possono aspettarsi di imparare dall’accoppiamento delle osservazioni dei telescopi una volta che entrambi stanno scansionando attivamente l’universo. Un documento che descrive i risultati, guidato da Troxel, è stato accettato per la pubblicazione su The Monthly Notice of the Royal Astronomical Society.
Costruzione cosmica
L’High Latitude Wide Area Survey di Roman consisterà sia nell’imaging – il fulcro della nuova simulazione – che nella spettroscopia attraverso la stessa enorme area dell’universo. La spettroscopia comporta la misurazione dell’intensità della luce proveniente da oggetti cosmici a diverse lunghezze d’onda, mentre l’imaging di Roman rivelerà posizioni e forme precise di centinaia di milioni di deboli galassie che verranno utilizzate per mappare la materia oscura . Sebbene questa misteriosa sostanza sia invisibile, gli astronomi possono dedurne la presenza osservando i suoi effetti sulla materia normale.
Qualsiasi cosa con massa deforma il tessuto dello spazio-tempo. Maggiore è la massa, maggiore è la curvatura. Questo crea un effetto chiamato lente gravitazionale, che si verifica quando la luce proveniente da una fonte distante viene distorta mentre attraversa gli oggetti che si frappongono. Quando questi oggetti di lente sono enormi galassie o ammassi di galassie, le fonti di sfondo possono essere macchiate o apparire come immagini multiple.
Oggetti meno massicci possono creare effetti più sottili chiamati lenti deboli. Roman sarà abbastanza sensibile da usare lenti deboli per vedere come i grumi di materia oscura deformano l’aspetto delle galassie lontane. Osservando questi effetti di lente, gli scienziati saranno in grado di colmare più lacune nella nostra comprensione della materia oscura.
“Le teorie sulla formazione della struttura cosmica fanno previsioni su come le fluttuazioni del seme nell’universo primordiale crescano nella distribuzione della materia che può essere vista attraverso la lente gravitazionale”, ha detto Chris Hirata, professore di fisica alla Ohio State University di Columbus, e co- autore della carta. Ma le previsioni sono di natura statistica, quindi le testiamo osservando vaste regioni del cosmo. Roman, con il suo ampio campo visivo, sarà ottimizzato per esaminare in modo efficiente il cielo, integrando osservatori come il James Webb Space Telescope che sono progettati per un’indagine più approfondita dei singoli oggetti.
Terra e Spazio
L’indagine romana sintetica copre 20 gradi quadrati di cielo, che equivalgono all’incirca a 95 lune piene. L’indagine effettiva sarà 100 volte più grande, svelando più di un miliardo di galassie. Rubin esplorerà un’area ancora più grande – 18.000 gradi quadrati, quasi la metà dell’intero cielo – ma con una risoluzione inferiore poiché dovrà scrutare attraverso l’atmosfera turbolenta della Terra.
L’associazione delle simulazioni Roman e Rubin offre agli scienziati la prima opportunità di provare a rilevare gli stessi oggetti in entrambe le serie di immagini. Questo è importante perché le osservazioni da terra non sono sempre abbastanza nitide da distinguere sorgenti multiple e vicine come oggetti separati. A volte si confondono insieme, il che influisce sulle misurazioni delle lenti deboli. Ora, gli scienziati possono determinare le difficoltà e i vantaggi di “sminuire” tali oggetti nelle immagini di Rubin confrontandole con quelle romane. Con la colossale visione cosmica di Roman, gli astronomi saranno in grado di realizzare molto di più degli obiettivi primari del sondaggio, che sono studiare la struttura e l’evoluzione dell’universo, mappare la materia oscura e discernere tra le principali teorie che tentano di spiegare perché l’espansione di l’universo sta accelerando. Gli scienziati possono passare al setaccio i nuovi dati romani simulati per avere un assaggio della scienza bonus che deriverà dal vedere così tanto dell’universo con dettagli così squisiti.
“Con il gigantesco campo visivo di Roman, anticipiamo molte diverse opportunità scientifiche, ma dovremo anche imparare ad aspettarci l’inaspettato“, ha affermato Julie McEnery, senior project scientist per la missione romana presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland. “La missione aiuterà a rispondere a domande critiche in cosmologia, rivelando potenzialmente nuovi misteri da risolvere”. Questo video inizia mostrando in rosso le galassie più distanti nell’immagine simulata del campo profondo. Man mano che si riduce, vengono aggiunti alla cornice strati di galassie più vicine (gialle e bianche). Studiando diverse epoche cosmiche, Roman sarà in grado di tracciare la storia dell’espansione dell’universo, studiare come si sono sviluppate le galassie nel tempo e molto altro ancora:
Il Nancy Grace Roman Space Telescope è gestito presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, con la partecipazione del Jet Propulsion Laboratory della NASA e del Caltech/IPAC nella California meridionale, lo Space Telescope Science Institute di Baltimora e un team scientifico composto da scienziati provenienti da vari istituti di ricerca. I principali partner industriali sono Ball Aerospace and Technologies Corporation a Boulder, Colorado; L3Harris Technologies a Melbourne, Florida; e Teledyne Scientific & Imaging a Thousand Oaks, California.
