Millones de galaxias emergen en imágenes simuladas del telescopio Roman         

 

Por Ashley Balzer, Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA

08 de marzo de 2023.

 

Esta imagen de campo profundo simulada de Roman, que contiene cientos de miles de galaxias, representa solo el 1,3 por ciento de la encuesta sintética, que en sí misma es solo el uno por ciento de la encuesta planificada de Roman. Las galaxias están codificadas por colores: las más rojas están más lejos y las más blancas están más cerca. La simulación muestra el poder de Roman para realizar estudios grandes y profundos y estudiar el Universo estadísticamente de formas que no son posibles con los telescopios actuales. Crédito: M. Troxel y Caltech-IPAC/R. Herir.

 

Los científicos han creado un sondeo sintético gigantesco que muestra lo que podemos esperar de las futuras observaciones del Telescopio Espacial Nancy Grace Roman. Aunque representa solo una pequeña parte 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 formas de extraer la gran cantidad de datos de la misión y explorar lo que podemos aprender de las observaciones en tándem con otros telescopios.

 

"El volumen de datos que devolverá Roman no tiene precedentes para un telescopio espacial", dijo Michael Troxel, profesor asistente 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 sacaremos el máximo provecho de las observaciones de la misión".

 

El equipo extrajo datos de un Universo simulado desarrollado originalmente para respaldar la planificación científica con el Observatorio Vera 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 y ver lo que pueden esperar aprender al emparejar las observaciones de los telescopios una vez que ambos estén escaneando activamente el Universo.

 

Un artículo que describe los resultados, dirigido por Troxel, ha sido aceptado para su publicación en The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

 

El estudio de amplio campo de latitudes altas de Roman consistirá tanto en imágenes (el enfoque de la nueva simulación) como en espectroscopia a través de la misma franja del Universo. La espectroscopia implica medir la intensidad de la luz de los objetos cósmicos en diferentes longitudes de onda, mientras que las imágenes de Roman revelarán posiciones y formas precisas de cientos de millones de galaxias tenues que se utilizarán para mapear la materia oscura. Aunque esta sustancia misteriosa es invisible, los astrónomos pueden inferir su presencia observando sus efectos sobre la materia regular.

 

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

 

Los objetos menos masivos pueden crear efectos más sutiles llamados lentes débiles. Roman será lo suficientemente sensible como para usar lentes débiles 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.

 

"Las teorías de la formación de la estructura cósmica hacen predicciones sobre cómo las fluctuaciones de las semillas en el Universo primitivo crecen en la distribución de la materia que se puede ver a través de lentes gravitacionales", dijo Chris Hirata, profesor de física en la Universidad Estatal de Ohio en Columbus, y co-autor del artículo.

 

"Pero las predicciones son de naturaleza estadística, por lo que las probamos observando vastas regiones del cosmos. Roman, con su amplio campo de visión, se optimizará para inspeccionar el cielo de manera eficiente, complementando observatorios como el Telescopio Espacial James Webb que son diseñado para una investigación más profunda de objetos individuales".

 

El estudio sintético del Roman cubre 20 grados cuadrados del cielo, lo que equivale aproximadamente a 95 Lunas Llenas. La encuesta real será 100 veces más grande y revelará más de mil millones de galaxias. Rubin escaneará un área aún mayor, 18.000 grados cuadrados, casi la mitad del cielo completo, pero con una resolución más baja, ya que tendrá que mirar a través de la turbulenta atmósfera de la Tierra.

 

Emparejar las simulaciones de Roman y Rubin ofrece la primera oportunidad para que los científicos intenten detectar los mismos objetos en ambos conjuntos de imágenes. Eso es importante porque las observaciones terrestres no siempre son lo suficientemente nítidas para distinguir múltiples fuentes cercanas como objetos separados. A veces se difuminan, lo que afecta las mediciones de lentes débiles. Ahora, los científicos pueden determinar las dificultades y los beneficios de "descomponer" tales objetos en las imágenes de Rubin comparándolos con los del Roman.

 

Con la colosal visión cósmica de Roman, los astrónomos podrán lograr mucho más que los objetivos principales del sondeo, que son estudiar la estructura y evolución del Universo, cartografiar la materia oscura y discernir entre las principales teorías que intentan explicar por qué la expansión del Universo se está acelerando. Los científicos pueden analizar los nuevos datos simulados del Roman para obtener una idea de la ciencia adicional que resultará de ver gran parte del Universo con un detalle tan exquisito.

 

"Con el gigantesco 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 potencialmente nuevos misterios para que los resolvamos".

 

Fuente:

https://phys.org/news/2023-03-millions-galaxies-emerge-simulated-images.html