Programado para ser lanzado a más tardar en mayo de 2027, el telescopio espacial Nancy Grace Roman revelará el cosmos de una manera que nunca antes había sido posible. Con un campo de visión al menos cien veces mayor que el de Hubble, Roman estudiará el cielo mil veces más rápido que Hubble, conservando una sensibilidad y resolución en el infrarrojo similares. Roman observará miles de millones de objetos cósmicos para explorar cómo se forman y se desarrollan los planetas, las estrellas y las galaxias a lo largo del tiempo.

El amplio campo de visión de esta misión le permitirá generar grandes imágenes nunca antes vistas del universo, lo que ayudará a los astrónomos a explorar algunos de los mayores misterios del cosmos, como por ejemplo por qué la expansión del universo parece estar acelerándose. Una posible explicación para esta aceleración es la energía oscura, una presión inexplicable que actualmente representa el 68 por ciento del contenido total del cosmos y puede haber estado cambiando a lo largo de la historia del universo. Otra posibilidad es que esta aparente aceleración cósmica apunte a la ruptura de la teoría general de la relatividad de Einstein en grandes franjas del universo. El telescopio espacial Roman tendrá el poder de poner a prueba ambas ideas.

El instrumento de campo amplio

Para aprender más sobre la energía oscura, Roman utilizará su potente espejo de 2,4 metros (7,9 pies) y su instrumento de campo amplio para hacer dos cosas: cartografiar cómo se estructura y distribuye la materia en todo el cosmos y medir cómo el universo se ha expandido con el tiempo. Durante este proceso, la misión estudiará las galaxias a través del tiempo cósmico, desde el presente hasta cuando el universo tenía solo 500 millones de años, o alrededor del cuatro por ciento de su edad actual.

Roman hará esto mediante múltiples estrategias de observación, que incluyen sondeos de estrellas en explosión conocidas como supernovas y cúmulos de galaxias, y la elaboración de mapas tridimensionales de la distribución de las galaxias. La medición del brillo y la distancia de las supernovas proporcionó la primera evidencia de la presencia de la energía oscura. Roman ampliará estos estudios a distancias mayores para medir cómo la influencia de la energía oscura ha aumentado con el tiempo.

Roman medirá las distancias precisas hasta los cúmulos de galaxias para cartografiar cómo han crecido con el tiempo. La misión también identificará las distancias a millones de galaxias midiendo cómo su luz se vuelve más roja a mayor distancia, un fenómeno conocido como desplazamiento al rojo. Cuanto más lejos está una galaxia, más roja se ve su luz cuando la observamos. La cartografía de las posiciones de las galaxias en 3D permitirá a los astrónomos medir cómo ha cambiado la distribución de las galaxias a lo largo del tiempo, brindando otra medida de cómo la energía oscura ha afectado al cosmos.

El instrumento de campo amplio de Roman también le permitirá medir la materia en cientos de millones de galaxias lejanas por medio de un fenómeno establecido por la teoría de la relatividad de Einstein. Los objetos masivos como las galaxias curvan el espacio-tiempo de una manera que desvía la luz que pasa cerca de ellos, creando una vista distorsionada y ampliada de las galaxias lejanas que están detrás de ellos. Utilizando este efecto de lupa, denominado lente gravitacional débil, Roman pintará una imagen general de cómo se estructura la materia en todo el universo, lo que permitirá a los científicos poner a prueba la física que rige su ensamblaje.

El efecto de microlente

El telescopio espacial Roman puede usar este mismo fenómeno de curvatura de la luz para estudiar planetas más allá de nuestro sistema solar, que son conocidos como exoplanetas. En un proceso llamado efecto de microlente, una estrella de nuestra galaxia en primer plano actúa como una lente. Cuando su movimiento se alinea aleatoriamente con una estrella lejana en el fondo, la lente aumenta, ilumina y distorsiona la estrella del fondo. A medida que la estrella que sirve de lente se desplaza en su órbita alrededor de la galaxia y la alineación se desplaza, también lo hace el brillo aparente de la estrella.

El patrón preciso de estos cambios puede revelar planetas que orbitan la estrella que sirve de lente porque los planetas mismos sirven como lentes gravitatorios en miniatura. Dichas alineaciones deben ser precisas y duran solo unas pocas horas.

El estudio del efecto de microlente que llevará a cabo el telescopio espacial Roman monitoreará 100 millones de estrellas durante cientos de días y se espera que encuentre alrededor de 2.500 planetas, con un número significativo de planetas rocosos dentro y fuera de la región donde podría existir agua líquida. Este método de detección de planetas es lo suficientemente sensible como para permitir encontrar planetas más pequeños que Marte, y revelará planetas que orbitan sus estrellas anfitrionas a distancias que van desde más cerca que Venus hasta más allá de Plutón. Estos resultados harán de Roman un compañero ideal para misiones como la del Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS, por sus siglas en inglés), el cual es el más adecuado para encontrar planetas más grandes que orbitan más cerca de sus estrellas anfitrionas.

En conjunto, los descubrimientos de estas misiones ayudarán a completar el censo de planetas que están más allá de nuestro sistema solar, ayudándonos a conocer cómo se forman los planetas y migran a sistemas como el nuestro.

El instrumento coronógrafo

El telescopio espacial Roman también contará con un coronógrafo diseñado para hacer una demostración de la tecnología empleada para obtener imágenes directas de exoplanetas mediante el bloqueo de la luz de una estrella, lo que permite observar los planetas, que son mucho más tenues.

Roman servirá como una herramienta importante para la comunidad científica mediante su programa de Investigador General. Todos los datos de Roman estarán a disposición del público inmediatamente después de su procesamiento y entrega a los archivos. Además, al presentar propuestas con este programa competitivo, los científicos de todo el mundo podrán utilizar el observatorio para estudiar el cosmos a su manera, desde los exoplanetas más cercanos hasta los cúmulos de galaxias distantes.

Como pionero en una serie de tecnologías innovadoras, el telescopio espacial Roman servirá como una misión multipropósito, proporcionando una imagen general del universo y ayudándonos a responder algunas de las preguntas más profundas de la astrofísica, como de qué manera el universo evolucionó hasta convertirse en lo que vemos hoy y cuál podría ser su destino final.

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