Telescopio Roman: Un campo de visión 100 veces mayor que el del Hubble

El Telescopio Espacial Nancy Grace Roman cuenta con un campo de visión al menos 100 veces mayor que el de los instrumentos infrarrojos del Telescopio Espacial Hubble, lo que le permite capturar el equivalente a 100 imágenes con calidad Hubble en una sola observación. Mientras que el Hubble proporciona vistas profundas del cosmos a través de "ojos de cerradura", el Wide Field Instrument (Instrumento de Campo Amplio) del Roman puede obtener imágenes de áreas 1⅓ veces el tamaño de la Luna llena en una sola toma. Esta escala sin precedentes permitirá al Roman inspeccionar más cielo en sus primeros cinco años de lo que el Hubble ha logrado en más de tres décadas de operación.

La NASA se prepara actualmente para el lanzamiento de este observatorio de próxima generación, programado para trasladarse de la Tierra al espacio profundo a finales de 2026. Nombrado en honor a la Dra. Nancy Grace Roman, la primera jefa de astronomía de la NASA y la "madre del Hubble", la misión está diseñada específicamente para resolver los mayores misterios de la física moderna: la materia oscura y la energía oscura. Al mapear la estructura a gran escala del universo con precisión panorámica, el Roman proporcionará el poder estadístico necesario para comprender por qué la expansión del cosmos se está acelerando y cómo la materia invisible dicta la formación de las galaxias.

¿Qué es el Sondeo Principal de la misión Roman de la NASA?

El Sondeo Principal, conocido formalmente como High-Latitude Wide-Area Survey (Sondeo de Área Amplia a Altas Latitudes), es un programa de observación primordial que utilizará el Telescopio Espacial Nancy Grace Roman para mapear cientos de millones de galaxias en 5.000 grados cuadrados del cielo. Cubriendo aproximadamente el 12 por ciento de la esfera celeste en solo 1,5 años, este sondeo combina imágenes de alta resolución y espectroscopía para rastrear la expansión cósmica y la distribución de la materia oscura a lo largo de miles de millones de años luz.

Para lograr la visión más clara posible del universo distante, el sondeo mirará "hacia arriba" y "hacia afuera" del polvoriento plano de la Vía Láctea. Este enfoque de alta latitud garantiza que la luz de las galaxias remotas no se vea oscurecida por los desechos interestelares locales. Según Ryan Hickox, profesor en Dartmouth College y copresidente del comité de diseño del sondeo, la misión producirá imágenes profundas en 3D del cosmos. Estos datos tridimensionales permiten a los investigadores medir no solo dónde están las galaxias, sino a qué distancia se encuentran, proporcionando un registro histórico de cómo evolucionó el universo desde su infancia hasta nuestros días.

¿Por qué se llama al Roman el "telescopio de sondeo definitivo"?

La misión Roman de la NASA es considerada el telescopio de sondeo definitivo porque cierra la brecha entre los sondeos terrestres de campo amplio y la profundidad de alta resolución de los telescopios espaciales. Puede capturar millones de galaxias en un solo campo ultraprofundo, produciendo mapas que otros telescopios tardarían siglos en completar. Esta eficiencia permite el estudio de la materia oscura y la aceleración cósmica en una escala estadística nunca antes posible en la astrofísica.

La escala de los datos que producirá el Roman es difícil de visualizar con métricas tradicionales. David Weinberg, profesor de astronomía en Ohio State University, señala que incluso una sola imagen del Roman requeriría una pared de televisores 4K para mostrarse a resolución completa. Para mostrar todo el High-Latitude Wide-Area Survey a la vez, se necesitarían medio millón de pantallas 4K, una pantalla lo suficientemente grande como para cubrir la pared rocosa de El Capitan en el Parque Nacional Yosemite. Este conjunto masivo de datos es esencial para identificar patrones sutiles en la red cósmica que revelan la presencia de fuerzas invisibles.

Descifrando el universo oscuro mediante lentes gravitacionales

Las lentes gravitacionales débiles sirven como una de las herramientas principales que el Roman utilizará para "pesar" los componentes invisibles del cosmos. Debido a que la materia oscura no emite ni refleja luz, solo puede detectarse a través de su influencia gravitacional sobre los objetos visibles. Cuando la luz de una galaxia distante pasa a través de una concentración de masa invisible, la gravedad de esa masa deforma el espacio-tiempo, distorsionando la apariencia de la galaxia como un espejo de feria. Al analizar estas sutiles distorsiones en millones de galaxias, el Roman creará un mapa de alta resolución del andamiaje oculto del universo.

Este proceso de "pesar sombras" permite a los científicos ver cómo la materia oscura se agrupa con el tiempo. Si la energía oscura —la misteriosa fuerza que impulsa la aceleración cósmica— es más fuerte de lo que sugieren los modelos actuales, dificultaría el crecimiento de estas agrupaciones al separar la materia más rápidamente. La capacidad del Roman para observar este tira y afloja entre la gravedad y la energía oscura a través de diferentes eras de la historia cósmica proporcionará pruebas críticas para determinar si la energía oscura es una propiedad constante del espacio o un campo dinámico que cambia con el tiempo.

El papel de las supernovas de tipo Ia en la medición de la expansión

Las candelas estándar, específicamente las supernovas de tipo Ia, complementarán los datos de las lentes para proporcionar una medición precisa de la tasa de expansión del universo. Dado que estas explosiones estelares tienen un brillo intrínseco conocido, su brillo aparente desde la Tierra indica a los astrónomos exactamente a qué distancia se encuentran. Al medir el desplazamiento al rojo de miles de estas supernovas, el Roman reconstruirá la historia de la expansión cósmica con diez veces la precisión de los instrumentos actuales. Este registro histórico es vital para comprender la "aceleración cósmica", que Weinberg describe como el mayor misterio de toda la física.

• Imágenes: Captura las formas y posiciones de 300 millones de galaxias.
• Espectroscopía: Mide la composición química y la distancia de millones de galaxias.
• Dominio del tiempo: Monitorea el cielo en busca de eventos transitorios como supernovas.
• Resolución: Mantiene una nitidez de clase Hubble en un campo amplio.

Ampliando el censo: exoplanetas y arqueología estelar

La microlente gravitacional permitirá a la misión Roman realizar un censo masivo de planetas dentro de nuestra propia galaxia, incluidos aquellos que se encuentran lejos de sus estrellas anfitrionas. Aunque el objetivo principal del sondeo es cosmológico, los mismos datos de campo amplio capturarán eventos raros donde la gravedad de una estrella o planeta en primer plano actúa como una lupa para una estrella más distante. Esta técnica es sensible a planetas "fríos" similares a Júpiter o Saturno, así como a planetas errantes que vagan por el espacio sin una estrella madre, proporcionando una imagen completa de la demografía planetaria en la Vía Láctea.

Además, el Roman actuará como una herramienta para la arqueología estelar, estudiando las poblaciones de estrellas en galaxias cercanas. Al distinguir estrellas individuales en una amplia variedad de entornos galácticos, los astrónomos pueden reconstruir los ciclos de vida de las galaxias y la historia de la formación estelar. Esta capacidad de gran alcance garantiza que los datos del High-Latitude Wide-Area Survey sean utilizados por miles de investigadores en diversos subcampos de la astronomía, desde aquellos que estudian las enanas marrones más pequeñas hasta los que investigan los supercúmulos más grandes del universo.

Conclusión: Una nueva era de descubrimientos

El Telescopio Espacial Nancy Grace Roman cambiará fundamentalmente nuestra comprensión del 95% del universo que permanece invisible para nuestros instrumentos actuales. Mientras que el Telescopio Espacial James Webb (JWST) está diseñado para acercarse a objetivos específicos con extremo detalle, el Roman proporciona el contexto de "visión de conjunto" necesario para encontrar esos objetivos y comprender su lugar en la red cósmica. La sinergia entre estos observatorios, junto con instalaciones terrestres como el Observatorio Vera C. Rubin, marcará el comienzo de una edad de oro de la cosmología.

A medida que la misión se acerca a su lanzamiento desde el Kennedy Space Center de la NASA, la comunidad científica se prepara para un aluvión de datos. El "Sondeo Definitivo" no es solo un apodo; representa un cambio hacia la astronomía de grandes datos (big-data), donde se rastrean miles de millones de objetos simultáneamente. Al final de su misión principal, el Roman habrá proporcionado el mapa definitivo del cosmos, resolviendo potencialmente el misterio de la energía oscura y revelando la verdadera naturaleza del lado oscuro de nuestro universo.