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Un gigantesco estudio sintético muestra lo que se puede esperar de las futuras observaciones del telescopio espacial Nancy Grace Roman, que la NASA tiene previsto lanzar en 2027.
Aunque representa sólo una pequeña parte del futuro estudio real, esta versión simulada contiene un asombroso número de galaxias: 33 millones de ellas, junto con 200.000 estrellas en primer plano de nuestra galaxia.
La simulación ayudará a los científicos a planificar las mejores estrategias de observación, a probar distintas formas de extraer la enorme cantidad de datos de la misión y a explorar lo que podemos aprender de las observaciones en tándem con otros telescopios.
"El volumen de datos que proporcionará Roman no tiene precedentes para un telescopio espacial", afirma Michael Troxel, profesor adjunto de Física en la Universidad Duke de Durham (Carolina del Norte). "Nuestra simulación es un campo de pruebas que podemos utilizar para asegurarnos de que sacaremos el máximo partido a las observaciones de la misión".
El equipo utilizó datos de un universo simulado desarrollado originalmente para apoyar la planificación científica con el Observatorio Vera C. Rubin, situado en Chile y que comenzará a funcionar a pleno rendimiento en 2024. Dado que las simulaciones de Roman y Rubin utilizan la misma fuente, los astrónomos pueden compararlas y ver qué pueden esperar aprender del emparejamiento de las observaciones de los telescopios una vez que ambos estén escaneando activamente el universo, informa la NASA.
Un artículo dirigido por Troxel en el que se describen los resultados ha sido aceptado para su publicación en The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
El High Latitude Wide Area Survey de Roman consistirá tanto en la obtención de imágenes -el objetivo de la nueva simulación- como en la espectroscopia a través de la misma enorme franja del universo. La espectroscopia consiste en medir la intensidad de la luz de los objetos cósmicos en diferentes longitudes de onda, mientras que las imágenes de Roman revelarán las posiciones y formas precisas de cientos de millones de galaxias débiles que se utilizarán para cartografiar la materia oscura. Aunque esta misteriosa sustancia es invisible, los astrónomos pueden deducir su presencia observando sus efectos sobre la materia regular.
Todo lo que tiene masa deforma el tejido del espacio-tiempo. Cuanto mayor es la masa, mayor es la deformación. Esto crea un efecto llamado lente gravitacional, que se produce cuando la luz procedente de una fuente lejana se distorsiona al pasar junto a otros objetos. Cuando esos objetos son galaxias masivas o cúmulos de galaxias, las fuentes de fondo pueden verse difuminadas o aparecer como múltiples imágenes.
Los objetos menos masivos pueden crear efectos más sutiles denominados lentes débiles. Roman será lo suficientemente sensible como para utilizar la lente débil para ver cómo los cúmulos de materia oscura deforman el aspecto de las galaxias lejanas. Al observar estos efectos de lente, los científicos podrán llenar más lagunas en nuestra comprensión de la materia oscura.
"Las teorías sobre la formación de estructuras cósmicas predicen cómo las fluctuaciones iniciales del universo primitivo se transforman en la distribución de materia que puede observarse a través de las lentes gravitatorias", explica Chris Hirata, profesor de Física de la Universidad Estatal de Ohio (Columbus) y coautor del artículo.
"Pero las predicciones son de naturaleza estadística, por lo que las ponemos a prueba observando vastas regiones del cosmos. Roman, con su amplio campo de visión, estará optimizado para sondear el cielo de forma eficiente, complementando a observatorios como el telescopio espacial James Webb, diseñados para una investigación más profunda de objetos individuales", declaró.
El sondeo sintético de Roman cubre 20 grados cuadrados del cielo, lo que equivale aproximadamente a 95 lunas llenas. El sondeo real será 100 veces mayor y revelará más de mil millones de galaxias. Rubin escaneará un área aún mayor -18.000 grados cuadrados, casi la mitad de todo el cielo- pero con menor resolución, ya que tendrá que mirar a través de la turbulenta atmósfera de la Tierra.
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