Cómo el telescopio espacial romano de la NASA hará una crónica del cosmos activo

El Telescopio Espacial Romano Nancy Grace de la NASA combinará observaciones desde el espacio con un amplio campo de visión para revelar el cosmos dinámico de maneras que nunca antes habían sido posibles.

“Roman trabajará en conjunto con observatorios de la NASA como el Telescopio Espacial James Webb y el Observatorio de Rayos X Chandra, que están diseñados para acercarse a objetos transitorios raros una vez que han sido identificados, pero rara vez los descubren”, dijo Julie. McEnery, científico principal del proyecto de Roman en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. “El campo de visión mucho más amplio de Roman revelará muchos de estos objetos que antes eran desconocidos. Y como nunca antes habíamos tenido un observatorio como este explorando el cosmos, podríamos incluso encontrar clases de objetos y eventos completamente nuevos”.

El estudio en el dominio del tiempo de alta latitud de la misión está bien diseñado para descubrir un tipo particular de estrella en explosión que los astrónomos pueden utilizar para rastrear la evolución del universo y explorar posibles explicaciones de su expansión acelerada. Y dado que este estudio observará repetidamente la misma gran vista del espacio, los científicos también verán eventos esporádicos como cadáveres estelares chocando y estrellas siendo arrastradas hacia agujeros negros.

El estudio mirará más allá de nuestra galaxia para observar la misma porción de cielo aproximadamente cada cinco días durante dos años. Unir estas observaciones como una animación stop-motion creará películas que revelarán una gran cantidad de eventos transitorios.

Chispas estelares en retirada

Los astrónomos buscarán entre todos estos datos un tipo especial de estrella en explosión llamada supernovas tipo Ia. Estos fenómenos se originan en ciertos sistemas estelares binarios que contienen al menos una enana blanca: el pequeño y caliente remanente del núcleo de una estrella similar al Sol. En algunos casos, el enano puede extraer material de su compañero. Esto desencadena una reacción nuclear descontrolada que finalmente detona al ladrón. Los astrónomos también han encontrado evidencia que respalda otro escenario, que involucra a dos enanas blancas que giran en espiral una hacia la otra hasta fusionarse. Si su masa combinada es lo suficientemente alta, ellos también pueden producir una supernova de tipo Ia.

Dado que cada una de estas explosiones alcanza un brillo intrínseco conocido similar, los astrónomos pueden usarlas para determinar qué tan lejos están simplemente midiendo qué tan brillantes parecen. Los astrónomos utilizarán Roman para estudiar el espectro de luz de estas supernovas y descubrir con qué rapidez parecen alejarse de nosotros debido a la expansión del espacio.

Al comparar la rapidez con la que retroceden las supernovas de tipo Ia a diferentes distancias, los científicos rastrearán la expansión cósmica a lo largo del tiempo. Esto nos ayudará a entender si y cómo energía oscura – la presión inexplicable que se cree que está acelerando la expansión del universo – ha cambiado a lo largo del tiempo. El uso de estas y otras medidas romanas también debería ayudar a aclarar medidas no coincidentes del Constante de Hubbleque es la tasa de expansión actual del universo.

“Roman pintará una imagen más vívida del pasado y presente de nuestro universo, dándonos nuevas pistas sobre su posible destino”, dijo Rebekah Hounsell, científica investigadora de la Universidad de Maryland, condado de Baltimore y Goddard, que está explorando formas de optimizar el universo. Encuesta en el dominio del tiempo de alta latitud. “Sus hallazgos podrían remodelar nuestra comprensión del cosmos”.

Maravillas cósmicas fugaces

Debido a la forma en que este estudio observará el cosmos, también detectará otros fenómenos raros. A través de Roman, seremos testigos del nacimiento de nuevos agujeros negros que se forman cuando se fusionan estrellas de neutrones (los núcleos de estrellas que explotaron y que no eran lo suficientemente masivas como para colapsar y formar agujeros negros por sí solas). Estos acontecimientos titánicos crean ondas en el tejido del espacio-tiempo y brillantes explosiones de kilonovas.

También se espera que la misión revele varias docenas eventos de perturbación de mareas, que sucede cuando una estrella que se aventura demasiado cerca de un agujero negro es destrozada por la extrema gravedad del agujero negro. La metralla estelar genera una enorme cantidad de luz a medida que acelera hacia el agujero negro. Roman captará estas llamaradas de energía para aprender cómo los agujeros negros afectan su entorno.

El estudio también permitirá a los astrónomos explorar objetos variables, como galaxias activas, cada uno de cuyos núcleos alberga un quásar extremadamente brillante. Un cuásar es un faro brillante de luz intensa impulsado por un agujero negro supermasivo. El agujero negro se alimenta vorazmente de la materia que cae y desata un torrente de radiación. La mirada fija de Roman ayudará a los astrónomos a estudiar cómo y por qué estos estallidos fluctúan en brillo.

Y al encontrar cientos de quásares lejanos y débiles, Roman también permitirá a los científicos investigar el período de reionización. Durante esta época cósmica, los científicos creen que la intensa luz ultravioleta de los quásares despojó a los electrones de los átomos y los convirtió en iones. Esta transición marcó el comienzo del “amanecer cósmico”, cuando el universo pasó de ser mayoritariamente opaco a transparente, permitiendo que la luz visible y ultravioleta viajara libremente.

“Este estudio romano proporcionará un tesoro de datos para que los astrónomos puedan revisarlo, permitiendo una exploración cósmica más abierta de lo que normalmente es posible”, dijo McEnery. “Es posible que descubramos por casualidad cosas completamente nuevas que aún no sabemos buscar”.

El Telescopio Espacial Romano Nancy Grace se administra en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, con la participación del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y Caltech/IPAC en el sur de California, el Instituto Científico del Telescopio Espacial en Baltimore y un equipo científico compuesto por científicos de varios instituciones de investigación. Los principales socios industriales son Ball Aerospace and Technologies Corporation en Boulder, Colorado; L3Harris Technologies en Melbourne, Florida; y Teledyne Scientific & Imaging en Thousand Oaks, California.

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Por Ashley Balzer
Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASAGreenbelt, Maryland.

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