El telescopio Roman investigará la energía oscura con participación española

El telescopio espacial Nancy Grace Roman (antes conocido como WFIRST, Wide Field Infrared Survey Telescope) es un observatorio de nueva generación de la NASA que dará respuesta a acuciantes cuestiones cósmicas. La misión creará grandes panorámicas del universo para desvelar los secretos de la energía y la materia oscuras, descubrir exoplanetas y abordar otros muchos temas de astrofísica.

Se espera que la nave espacial, que se lanzará previsiblemente en 2027, recopile muchos más datos que cualquier otra misión astrofísica anterior de la NASA.

Este observatorio espacial tiene un espejo primario de 2,4 metros de diámetro, el mismo tamaño que el del telescopio Hubble. Pero, a diferencia de este veterano, que solo puede observar una pequeña región de cielo, el campo de visión de Roman es 200 veces mayor, logrando captar una mayor región del cielo con menos tiempo de observación y el mismo nivel de detalle.

El wide field instrument

Su instrumento principal, el Wide Field Instrument, que ya se ha completado y está listo este mes para las pruebas, es una cámara que medirá la luz de mil millones de galaxias durante el transcurso de la misión.

Who’s ready for their close-up? 📸

Roman’s Wide Field Instrument, which will give us some of the largest images of the universe from space, has been completed and is ready for environmental testing at @BallAerospace!https://t.co/PCLfH7mgJB pic.twitter.com/jimOaUry5h

— Nancy Grace Roman Space Telescope (@NASARoman) September 13, 2023

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.

Un novedoso experimento

Para lograrlo, la misión llevará a cabo un innovador experimento: el Sondeo de Altas Latitudes en el Dominio del Tiempo (High Latitude Time Domain Survey, HLTDS, en inglés). Esto permitirá descubrir y medir supernovas (explosiones estelares) del llamado tipo Ia, una de las sondas cosmológicas más robustas, cuando el universo tenía sólo 2000 millones de años (hace 11.500 millones de años), con una precisión y un volumen estadístico incomparables.

Lograr la gran precisión de medición necesaria para utilizar plenamente estas supernovas como sondas cosmológicas y, por lo tanto, delimitar la verdadera naturaleza de la energía oscura, requiere una comprensión detallada de cada parte del observatorio y de cómo se registra la luz de estas supernovas tan lejanas.

En este contexto participa un equipo internacional formado por Lluís Galbany del Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC) y del Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC), junto a David Rubin de la Universidad de Hawái, Dan Scolnic de la Universidad de Duke, Rebekah Hounsell de la NASA Goddard y Ben Rose de la Universidad de Baylor (todos en EE UU).

Este grupo centrado en supernovas ha recibido 11 millones de dólares de financiación para desarrollar su trabajo: crear un conjunto de herramientas de cada paso del proceso para tomar los datos sin procesar del telescopio y convertirlos en conocimiento.

Desde mejoras en el software que calibra los datos a nivel de píxeles individuales hasta procesos automatizados (pipelines) para medir el brillo de los objetos y cómo cambian con el tiempo. Así tendrán las herramientas necesarias para realizar mediciones con la mayor precisión posible.

Desde el ICE, el grupo de investigación de supernovas se encargará de desarrollar la parte de la pipeline responsable de efectuar el análisis y reconstrucción lineal de la galaxia anfitriona de la supernova y la infraestructura para evaluar el tipo de supernova y caracterizar sus características espectroscópicas a partir de los espectros de prisma del telescopio Roman.

“Podremos observar las supernovas de tipo Ia más lejanas jamás vistas, que explotaron apenas 2000 millones de años después del Big Bang”, afirma Galbany.

Estas mediciones ultraprecisas no son suficientes por sí solas. Para descubrir lo que significan, el equipo debe hacer modelos de cómo variarían estas mediciones en diferentes escenarios cosmológicos, por lo que también producirán catálogos de modelos de supernovas que se podrían observar en otras condiciones.

Las observaciones del telescopio Roman identificarán estas supernovas, pero como ocurre con muchas misiones espaciales, la ciencia requiere agregar otros tipos de datos procedentes de telescopios terrestres.

Ayuda de telescopios terrestres

El telescopio Subaru en Mauna Kea (Hawái, EE.UU.) y el Gran Telescopio Canarias (GTC) se utilizarán para proporcionar un seguimiento adicional de las supernovas encontradas por el Roman y espectros detallados de los objetivos más interesantes para proporcionar información sobre sus propiedades.

“Lo que más me entusiasma es la posibilidad de superposición en tiempo real con los grandes generadores de imágenes ópticas (lo que aumentaría la cadencia y el rango de longitud de onda del estudio) y la espectroscopía altamente multiplexada con el nuevo espectrógrafo Subaru Prime-Focus. Subaru es bastante único y es una fuerte justificación para que una gran parte del estudio sea visible desde el hemisferio norte”, comenta Rubin.