El impulso del estudio del Universo ha sido una constante en la historia de la humanidad. En términos prácticos, conocer el origen, evolución, estructura y condiciones actuales de los planetas del Sistema Solar, cometas, campos magnéticos, flujos de partículas y galaxias nos permite conocer mejor nuestro propio mundo, su atmósfera, su geología e incluso el surgimiento de la vida. Cabe destacar el vertiginoso uso de las nuevas tecnologías para estudiar no solo los cielos desde la Tierra sino a través de satélites alrededor de nuestro planeta, naves lunares y planetarias que viajan hoy fuera del Sistema que nos alberga, y podorosos telescopios tanto terrestres como espaciales. Ejemplo de ello son los telescopios espaciales Kepler, Spitzer, Hubble, James Webb, entre otros, y próximamente el telescopio espacial Nancy Grace Roman, un observatorio de nueva generación de la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio (NASA por sus siglas en inglés) cuya misión será crear grandes panorámicas del Universo para desvelar los secretos de la energía y la materia oscura.
Se espera que el telescopio, que se lanzará al espacio en 2027, recopile muchos más datos que cualquier otra misión astrofísica anterior de la NASA.
Características
El telescopio Roman tiene un espejo primario de 2.4 metros de diámetro, el mismo tamaño que el del telescopio espacial Hubble. Pero, a diferencia de este, que solo puede observar una pequeña región de cielo, el campo de visión de Roman es 200 veces mayor que el del instrumento infrarrojo de Hubble, logrando captar una mayor región del cielo con menos tiempo de observación. Su instrumento principal, el Wide Field Instrument, es una cámara que medirá la luz de mil millones de galaxias durante el transcurso de su labor.
Con este dispositivo, uno de los objetivos clave es determinar la historia de expansión del Universo y poner a prueba posibles explicaciones a su aparente aceleración, como la energía oscura y las modificaciones de la relatividad general.
Roman será capaz de investigar el Universo a una mayor profundidad y precisión, pero en un área más pequeña, aproximadamente dos mil grados cuadrados, o una vigésima parte del cielo. Su visión infrarroja revelará el cosmos cuando tenía dos mil millones de años, develando un mayor número de galaxias más débiles.
Para lograr este objetivo la misión llevará a cabo un innovador experimento, con el Sondeo de Altas Latitudes en el Dominio del Tiempo (High Latitude Time Domain Survey, HLTDS). Este sondeo permitirá descubrir y medir supernovas de tipo “Ia”, una de las sondas cosmológicas más robustas. Las supernovas “Ia” ocurren en sistemas binarios —sistemas de dos estrellas que orbitan entre sí— en los cuales una de las estrellas es una enana blanca. La otra estrella que conforma el sistema puede ser de cualquier tipo, desde una estrella gigante hasta una enana blanca más pequeña.
Materia oscura
El Universo ha estado expandiéndose desde su nacimiento, un hecho descubierto por el astrónomo belga Georges Lemaître en 1927 y Edwin Hubble en 1929. Sin embargo, los científicos esperaban que la gravedad de la materia del Universo frenara gradualmente esa expansión. En la década de 1990, al observar un tipo particular de supernova, los investigadores descubrieron que hace aproximadamente seis mil millones de años la energía oscura comenzó a aumentar su influencia en el Universo, y nadie sabe cómo o por qué. El hecho de que se esté acelerando significa que la actual imagen del cosmos carece de algo fundamental.
Roman estudiará en primer lugar, la acumulación de materia utilizando una técnica llamada lente gravitacional débil. Este fenómeno de desviación de la luz ocurre porque cualquier objeto con masa deforma la estructura del espacio-tiempo; cuanto mayor sea la masa, mayor será la deformación. Las imágenes de una fuente distante producidas por la luz que se desplaza a través de estas deformaciones se ven distorsionadas. Cuando esos objetos de “lente” más cercanos son galaxias masivas o cúmulos de galaxias las fuentes de fondo pueden aparecer borrosas o formar imágenes múltiples.
La materia oscura menos concentrada, como los grupos de materia oscura, puede crear efectos más sutiles. Al estudiar estas distorsiones más pequeñas el telescopio Roman creará un mapa tridimensional de la materia oscura. Así ofrecerá pistas sobre la aceleración cósmica porque la atracción gravitacional de la materia oscura, que actúa como un pegamento cósmico que mantiene unidas las galaxias y los cúmulos de galaxias, contrarresta la expansión del Universo. Contabilizar la materia oscura del Universo a lo largo del tiempo cósmico ayudará a los científicos a comprender mejor el empuje y la tracción que contribuyen a la aceleración cósmica.
Asimismo, realizará un estudio adicional para descubrir muchas supernovas de tipo “Ia” distantes, un tipo especial de estrella en explosión. Estas explosiones alcanzan un brillo intrínseco similar. Debido a esto, los astrónomos pueden determinar lo lejos que están las supernovas simplemente midiendo su brillo aparente.
Los astrónomos utilizarán Roman para estudiar la luz de estas supernovas y averiguar lo rápido que parecen alejarse de nosotros. Al comparar la velocidad a la que se alejan a diferentes distancias los científicos rastrearán la expansión cósmica a lo largo del tiempo. Esto ayudará a comprender mejor cómo ha cambiado la energía oscura a lo largo de la historia del Universo.
Censo de exoplanetas
Otro de los grandes objetivos de Roman es detectar miles de nuevos exoplanetas dentro de nuestra galaxia, empleando una técnica llamada microlente gravitacional.
Marco Sirianni, director de desarrollo de operaciones científicas de la Agencia Espacial Europea (ESA por sus siglas en inglés), que trabaja con la NASA en esta iniciativa, explica: “Si dos estrellas se alinean entre sí, la que está delante distorsionará y magnificará la luz de la estrella que está detrás”. Dado que Roman captará miles de millones de estrellas, proporcionará un “censo muy bueno de cuántas estrellas tienen exoplanetas”, añade.
Roman no solo detectará nuevos exoplanetas, también llevará un segundo e importante instrumento llamado coronógrafo, cuyo objetivo es obtener imágenes de exoplanetas cercanos a su estrella madre. “Se trata de una técnica muy difícil, ya que hay que suprimir la luz de la estrella, que es varios órdenes de magnitud más brillante que los objetos que se quieren estudiar, los planetas cercanos”, aclara Sirianni.
Fuente: ESA