Cómo el telescopio espacial Roman de la NASA registrará en detalle el cosmos activo

El telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA trabajará a la par con otros observatorios espaciales que poseen un amplio campo de visión para descubrir el cosmos y su dinámica 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, los cuales están diseñados para observar de cerca objetos transitorios singulares, una vez que estos han sido identificados; pero rara vez o nunca los descubren”, dijo Julie McEnery, científica principal del proyecto del telescopio Roman en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. “El campo de visión mucho más grande de Roman revelará muchos de estos objetos que antes eran desconocidos. Y como nunca antes habíamos tenido un observatorio como este para explorar el cosmos, incluso podríamos encontrar clases completamente nuevas de objetos y fenómenos”.

La misión Sondeo de Altas Latitudes en el Dominio del Tiempo está bien diseñada para descubrir un tipo particular de estrellas que han hecho explosión, las cuales pueden ser usadas por los astrónomos para rastrear la evolución del universo e investigar posibles explicaciones para su expansión acelerada. Y dado que este estudio observará repetidamente la misma gran vista del espacio, los científicos también verán eventos esporádicos como el choque de cadáveres estelares y estrellas que son arrastradas hacia agujeros negros.

El sondeo mirará más allá de nuestra galaxia para observar el mismo sector del cielo cada unos cinco días durante dos años. Al unir estas observaciones para hacer imágenes como animaciones cuadro por cuadro, se crearán videos que revelarán una gran cantidad de fenómenos transitorios.

Chispas estelares en retirada

Los astrónomos buscarán a través de todos estos datos un tipo especial de estrella en explosión llamada supernova de tipo Ia. Estos fenómenos se originan en ciertos sistemas estelares binarios que contienen al menos una enana blanca: son los restos del núcleo pequeño y caliente de una estrella similar al Sol. En algunos casos, esta enana puede vaciar el material de su compañera. Esto desencadena una reacción nuclear fuera de control que finalmente hacer detonar a la estrella “ladrona”. Los astrónomos también han hallado evidencia que respalda otro escenario, relacionado con dos enanas blancas que giran en espiral una hacia la otra hasta que se fusionan. Si su masa combinada es lo suficientemente grande, también pueden producir una supernova de tipo Ia.

Dado que estas explosiones alcanzan su punto máximo con un brillo intrínseco conocido y similar, los astrónomos pueden usarlas para determinar a qué distancia están simplemente midiendo qué tan intenso es su brillo aparente. Los astrónomos usarán el telescopio Roman para estudiar el espectro de luz de estas supernovas para averiguar a qué velocidad parecen alejarse de nosotros debido a la expansión del espacio.

Al comparar la velocidad con la que están retrocediendo las supernovas de tipo Ia a diferentes distancias, los científicos rastrearán la expansión cósmica a lo largo del tiempo. Esto nos ayudará a comprender si la energía oscura —la presión inexplicable que se cree que está acelerando la expansión del universo— ha cambiado a lo largo del tiempo y cómo lo ha hecho. El uso de estas y otras mediciones obtenidas por Roman también debería ayudar a aclarar las mediciones inconsistentes de la constante de Hubble, la cual 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 en el condado de Baltimore y del centro Goddard, quien está explorando formas de optimizar el Sondeo de Altas Latitudes en el Dominio del Tiempo de Roman. “Sus hallazgos podrían reconfigurar nuestra comprensión del cosmos”.

Maravillas cósmicas fugaces

Debido a la forma en que este estudio observará el cosmos, también detectará otros fenómenos poco comunes. Gracias a Roman, seremos testigos del nacimiento de nuevos agujeros negros que se forman cuando se fusionan las estrellas de neutrones, esto es, los núcleos de estrellas que han explotado y que no fueron lo suficientemente masivas como para colapsar y formar agujeros negros por sí solas. Estos eventos titánicos crean ondas en el tejido del espacio-tiempo y brillantes explosiones de kilonovas.

También se espera que la misión descubra varias decenas de eventos de disrupción de mareas, los cuales ocurren cuando una estrella que se aventura demasiado cerca de un agujero negro es destrozada por la extrema gravedad del agujero negro. La metralla estelar produce una gran cantidad de luz a medida que se acelera en su camino hacia el agujero negro. Roman captará estas erupciones de energía para aprender cómo los agujeros negros afectan su entorno.

El sondeo también permitirá a los astrónomos explorar objetos variables, como las galaxias activas cuyos núcleos albergan un cuásar extremadamente brillante. Un cuásar es un faro brillante de luz intensa alimentado por un agujero negro supermasivo. El agujero negro se alimenta vorazmente de la materia que cae dentro de él y desata un torrente de radiación. La mirada constante de Roman ayudará a los astrónomos a estudiar cómo y por qué fluctúa el brillo de estos estallidos.

Y al encontrar cientos de cuásares tenues y lejanos, Roman también permitirá a los científicos investigar el período conocido como época de reionización. Durante esta era cósmica, los científicos creen que la intensa luz ultravioleta de los cuásares despojó a los electrones de sus átomos y los convirtió en iones. Esta transición marcó el comienzo del “amanecer cósmico”, ya que el universo pasó de ser en su mayor parte opaco a transparente, permitiendo que la luz visible y ultravioleta viajara libremente.

“Este estudio de Roman descubrirá un tesoro oculto de datos para que los astrónomos lo examinen detalladamente, permitiendo una exploración cósmica con preguntas más abiertas de lo que normalmente es posible”, dijo McEnery. “Es posible que descubramos fortuitamente cosas completamente nuevas que aún no sabemos que debemos buscar”.

El telescopio espacial Nancy Grace Roman es administrado desde el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, con la participación del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL, por sus siglas en inglés) de la NASA y Caltech/IPAC en el sur de California, el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore y un equipo integrado por científicos de diversas instituciones de investigación. Los principales socios de la industria son Ball Aerospace and Technologies Corporation en Boulder, Colorado; L3Harris Technologies en Melbourne, Florida; y Teledyne Scientific & Imaging en Thousand Oaks, California.

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

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