Nuevo Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA, permitirá medir la expansión acelerada del Universo

Con una vista panorámica 200 veces más grande que la vista infrarroja del Telescopio Espacial Hubble, la gran cantidad de datos capturados por el próximo Telescopio Espacial Nancy Grace Roman cambiará el panorama de la astronomía.

Los astrónomos interesados en estudiar una variedad de temas, incluido el misterio de la energía oscura y la tasa de aceleración del universo, se están preparando para aprovechar mejor este torrente de datos en el momento en que llegue a la Tierra poco después del lanzamiento del telescopio.

Un equipo se centra en encontrar supernovas con lentes gravitacionales, objetos que pueden usarse en un método único para medir la tasa de expansión del universo. Dicen que el estudio de estas esquivas supernovas puede tener un enorme potencial para el futuro de la cosmología.

Una vez que se lance en mayo de 2027, los astrónomos extraerán las amplias franjas de imágenes del telescopio en busca de supernovas con lentes gravitacionales, que puedan usarse para medir la tasa de expansión del universo.

¿Como se mide la tasa de expansión?

Hay múltiples formas independientes en que los astrónomos pueden medir la tasa de expansión actual del universo, conocida como la constante de Hubble. Diferentes técnicas de Relatividad General han producido diferentes valores, de esta constante

Gran parte de las investigaciones cosmológicas del telescopio "Roman" se centrarán en la esquiva energía oscura, que afecta la forma en que el universo se expande con el tiempo.

Una herramienta principal para estas investigaciones es un método bastante tradicional, que compara el brillo intrínseco de objetos como las supernovas de tipo Ia con su brillo percibido para determinar distancias.

Alternativamente, los astrónomos podrían utilizar este nuevo telescopio para examinar supernovas con lentes gravitacionales. El cual es uno de los métodos tradicionales porque se basa en métodos geométricos y no en el brillo.

Lentes gravitacionales

Utilizando varios observatorios como el Telescopio Espacial Hubble de la NASA y el Telescopio Espacial James Webb, los astrónomos han descubierto sólo ocho supernovas con lentes gravitacionales en el universo.

Sin embargo, sólo dos de esos ocho han sido candidatos viables para medir la constante de Hubble debido al tipo de supernovas que son y la duración de sus imágenes con retraso en el tiempo.

Las lentes gravitacionales se producen cuando la luz de un objeto, como una explosión estelar, en su camino hacia la Tierra, pasa a través de una galaxia o un cúmulo de galaxias y es desviada por el inmenso campo gravitacional. La luz se divide en diferentes caminos y forma múltiples imágenes de la supernova en el cielo tal como la vemos.

Dependiendo de las diferencias entre las trayectorias, las imágenes de supernova aparecen retrasadas desde horas hasta meses o incluso años. Medir con precisión esta diferencia en los tiempos de llegada entre las múltiples imágenes conduce a una combinación de distancias que limitan la constante de Hubble.

Encontrar una aguja en un pajar

Los extensos estudios de Roman podrán cartografiar el universo mucho más rápido que el Hubble, pues verá más de 100 veces el área del Hubble en una sola imagen.

En particular, el High Latitude Time Domain Survey observará la misma área del cielo repetidamente, lo que permitirá a los astrónomos estudiar objetivos que cambian con el tiempo. Esto significa que habrá una cantidad extraordinaria de datos (más de 5 mil millones de píxeles cada vez) que examinar para encontrar estos eventos tan raros.

Sin duda se debe aprovechar todo el potencial de las supernovas con lentes gravitacionales pues son muy raras en el Universo, depende de un alto nivel de preparación y los astrónomos quieren tener todas las herramientas para encontrar estas supernovas desde el principio para no perder el tiempo examinando terabytes de datos cuando lleguen.

Tecnología de punta

El proyecto será llevado a cabo por un equipo de investigadores de varios centros de la NASA y universidades de todo el país y la preparación se realizará en varias etapas, creando canales de reducción de datos diseñados para detectar automáticamente supernovas con lentes gravitacionales en las imágenes recibidas.

Para entrenar esos canales, los investigadores también crearán imágenes simuladas: se necesitan 50,000 lentes simuladas y actualmente solo se conocen 10,000 lentes reales.

Roman es la primera oportunidad para crear una muestra estándar de supernovas con lentes gravitacionales. Todos los preparativos ahora producirán todos los componentes necesarios para garantizar que podamos aprovechar de manera efectiva el enorme potencial cosmológico de estos entes.