El Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA será una máquina de descubrimiento gracias a su amplio campo de visión y al torrente de datos resultante. Programado para su lanzamiento a más tardar en mayo de 2027, y con el equipo trabajando para que el lanzamiento se realice en otoño de 2026, su Instrumento de Campo Amplio en el infrarrojo cercano capturará un área 200 veces mayor que la cámara infrarroja del Telescopio Espacial Hubble, con la misma nitidez y sensibilidad de imagen. Roman dedicará aproximadamente el 75 % de su tiempo de observación científica durante su misión principal de cinco años a realizar tres estudios comunitarios clave, definidos en colaboración con la comunidad científica. Uno de estos estudios rastreará el cielo en busca de objetos que exploten, destellen o cambien de otras maneras, como estrellas en explosión y estrellas de neutrones en colisión.
Este programa, denominado Sondeo del Dominio del Tiempo en Altas Latitudes, observará más allá del plano de nuestra galaxia, la Vía Láctea (es decir, las altas latitudes galácticas) para estudiar objetos que cambian con el tiempo. El objetivo principal del sondeo es detectar decenas de miles de supernovas de tipo Ia, un tipo particular de estrella en explosión. Estas supernovas pueden utilizarse para estudiar la expansión del universo a lo largo del tiempo.
“Roman está diseñado para encontrar decenas de miles de supernovas de tipo Ia a distancias nunca antes vistas”, declaró Masao Sako, de la Universidad de Pensilvania, copresidente del comité que definió el Sondeo del Dominio del Tiempo en Altas Latitudes. “Con ellas, podemos medir la historia de la expansión del universo, que depende de la cantidad de materia y energía oscuras. En última instancia, esperamos comprender mejor la naturaleza de la energía oscura”.
Investigando la Energía Oscura
Las supernovas de tipo Ia son útiles como sondas cosmológicas porque los astrónomos conocen su luminosidad intrínseca, o su brillo inherente, en su punto máximo. Al comparar esto con el brillo observado, los científicos pueden determinar su distancia. Roman también podrá medir la velocidad a la que parecen alejarse de nosotros. Al rastrear la velocidad a la que se alejan a diferentes distancias, los científicos rastrearán la expansión cósmica a lo largo del tiempo.
Solo Roman podrá encontrar las supernovas más tenues y distantes que iluminan épocas cósmicas tempranas. Complementará telescopios terrestres como el Observatorio Vera C. Rubin en Chile, que están limitados por la absorción de la atmósfera terrestre, entre otros efectos. La mayor fortaleza de Rubin residirá en el hallazgo de supernovas ocurridas en los últimos 5 mil millones de años. Roman ampliará esa colección a épocas mucho más tempranas en la historia del universo, unos 3 mil millones de años después del Big Bang, o hasta 11 mil millones de años en el pasado. Esto duplicaría con creces la cronología medida de la historia de la expansión del universo.
Recientemente, el Sondeo de Energía Oscura (OSR) encontró indicios de que la energía oscura podría estar debilitándose con el tiempo, en lugar de ser una fuerza de expansión constante. Las investigaciones de Roman serán cruciales para comprobar esta posibilidad.
En busca de fenómenos exóticos
Para detectar objetos transitorios, cuyo brillo cambia con el tiempo, Roman debe revisar los mismos campos a intervalos regulares. El Sondeo de Dominio Temporal de Altas Latitudes dedicará un total de 180 días de observación a estas observaciones, distribuidos en un período de cinco años. La mayoría se realizarán durante dos años a mitad de la misión, revisando los mismos campos cada cinco días, con 15 días adicionales de observaciones al principio de la misión para establecer una línea de base.
Créditos: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA
“Para detectar objetos que cambian, utilizamos una técnica llamada sustracción de imágenes”, explicó Sako. “Se toma una imagen y se le resta una imagen del mismo fragmento de cielo, tomada mucho antes, lo más temprano posible en la misión. Así, se elimina todo lo estático y se obtienen objetos nuevos”.
El estudio también incluirá un componente extendido que revisará algunos de los campos de observación aproximadamente cada 120 días para buscar objetos que cambian en escalas de tiempo extensas. Esto ayudará a detectar los objetos transitorios más distantes que existieron hace mil millones de años después del Big Bang. Estos objetos varían más lentamente debido a la dilatación del tiempo causada por la expansión del universo.
“Realizar observaciones durante los cinco años de duración de la misión resulta realmente beneficioso”, afirmó Brad Cenko, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, el otro copresidente del comité del estudio. Permite capturar estos eventos muy raros y distantes, difíciles de obtener de otra manera, pero que nos revelan mucho sobre las condiciones del universo primitivo.
Este componente ampliado recopilará datos sobre algunos de los transitorios más energéticos y duraderos, como los eventos de disrupción de marea (cuando un agujero negro supermasivo destruye una estrella) o los eventos previstos, pero aún no observados, conocidos como supernovas de inestabilidad de pares, en los que una estrella masiva explota sin dejar tras de sí una estrella de neutrones ni un agujero negro.
Detalles del Estudio
El Estudio del Dominio del Tiempo en Altas Latitudes se dividirá en dos niveles de imágenes: uno amplio que abarca una mayor área y uno profundo que se centrará en un área más pequeña durante un período más prolongado para detectar objetos más tenues. El nivel amplio, con un área total de poco más de 18 grados cuadrados, se centrará en objetos de los últimos 7 mil millones de años, o la mitad de la historia del universo. El nivel profundo, con una superficie de 6,5 grados cuadrados, alcanzará objetos más tenues que existieron hace hasta 10 mil millones de años. Las observaciones se realizarán en dos áreas: una en el cielo del norte y otra en el cielo del sur. Este estudio también incluirá un componente espectroscópico, que se limitará al cielo del sur.
“Tenemos una colaboración con el Observatorio Subaru, ubicado en tierra, que realizará un seguimiento espectroscópico del cielo del norte, mientras que Roman realizará espectroscopía en el cielo del sur. Con la espectroscopía, podemos determinar con seguridad qué tipo de supernovas estamos observando”, afirmó Cenko.
Junto con las otras dos encuestas comunitarias principales de Roman, la Encuesta de Área Amplia de Alta Latitud y la Encuesta de Dominio de Tiempo del Bulbo Galáctico, la Encuesta de Dominio de Tiempo de Alta Latitud ayudará a mapear el universo con una claridad y una profundidad nunca antes alcanzadas.
El Telescopio Espacial Nancy Grace Roman se gestiona desde el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, con la participación del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en el sur de California; Caltech/IPAC en Pasadena, California; el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore; y un equipo científico compuesto por científicos de diversas instituciones de investigación. Los principales socios industriales son BAE Systems, Inc. en Boulder, Colorado; L3Harris Technologies en Melbourne, Florida; y Teledyne Scientific & Imaging en Thousand Oaks, California.
Traducción no oficial con fines divulgativos del artículo original en Inglés.
Créditos: NASA / Christine Pulliam, Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, Baltimore, Maryland.