Milijuni galaksija u novim simuliranim slikama NASA-ine misije Roman

Znanstvenici su stvorili ogromno sintetičko istraživanje koje pokazuje što možemo očekivati ​​od budućih promatranja svemirskog teleskopa Nancy Grace Roman. Iako predstavlja samo mali dio stvarnog budućeg istraživanja, ova simulirana verzija sadrži velik broj galaksija – njih 33 milijuna, zajedno s 200.000 prednjih zvijezda u našoj matičnoj galaksiji.

Simulacija će pomoći znanstvenicima u planiranju najboljih strategija promatranja, testiranju različitih načina korištenja ogromne količine podataka misije i istraživanju što možemo naučiti iz istovremenih promatranja s drugim teleskopima.

“Količina podataka koju će Roman vratiti je neviđena za svemirski teleskop”, rekao je Michael Troxel, asistent profesora fizike na Sveučilištu Duke u Durhamu, Sjeverna Karolina. “Naša simulacija je poligon na kojem možemo testirati hoćemo li dobiti najviše od promatranja misije.”

Tim je koristio podatke iz lažnog svemira koji je prvotno razvijen za podršku planiranju znanosti s opažatorijem Vera C. Rubin, koji se nalazi u Čileu i trebao bi započeti puni rad 2024. Budući da Roman i Rubin koriste isti izvor podataka, astronomi ih mogu usporediti i vidjeti što mogu očekivati ​​od uparivanja njihovih promatranja nakon što oboje aktivno pretražuju svemir.

Članak koji opisuje rezultate, kojim je vodio Troxel, prihvaćen je za objavljivanje u Mjesečnom biltenima Kraljevskog astronomskog društva. Romanova široka anketa visoke širine sastojat će se i od fotografiranja – fokus nove simulacije – i spektroskopije u istom ogromnom dijelu svemira. Spektroskopija uključuje mjerenje intenziteta svjetlosti kozmičkih objekata na različitim valnim duljinama, dok će Romanovo fotografiranje otkriti točne pozicije i oblike stotina milijuna slabašnih galaksija koje će se koristiti za mapiranje tamne tvari. Iako je ova tajanstvena tvar nevidljiva, astronomi mogu zaključiti njezinu prisutnost promatranjem njezinog utjecaja na redovitu materiju.

Bilo što s masom iskrivljuje strukturu prostora-vremena. Što je masa veća, to je i iskrivljenje veće. To stvara učinak zvan gravitacijsko lećenje, koje se događa kada svjetlost iz udaljenog izvora postaje izobličena dok prolazi pored međusobnih objekata. Kada su ti objekti za lećenje masivne galaksije ili klasteri galaksija, pozadinski izvori mogu biti razmazani ili se pojaviti kao višestruke slike. Manje masivni objekti mogu stvoriti suptilnije učinke, zvane slabim lećenjem. Roman će biti dovoljno osjetljiv da koristi slabu lećenju kako bi vidio kako nakupine tamne materije iskrivljuju izgled udaljenih galaksija. Promatranjem ovih lećenja, znanstvenici će moći ispuniti više praznina u našem razumijevanju tamne materije.

“Teorije o formiranju kozmičke strukture daju predviđanja kako se početni poremećaji u ranoj svemiru razvijaju u raspodjelu materije koja se može vidjeti kroz gravitacijsko lećenje”, rekao je Chris Hirata, profesor fizike na Sveučilištu Ohio u Columbusu i koautor članka. “Ali predviđanja su prirode statistike, pa ih testiramo promatranjem ogromnih područja kozmosa. Roman, s širokim vidnim poljem, bit će optimiziran za učinkovito istraživanje neba, što će nadopuniti opservatorije poput James Webb svemirskog teleskopa koji su dizajnirani za dublje istraživanje pojedinačnih objekata.” Sintetičko Romanovo istraživanje obuhvaća 20 kvadratnih stupnjeva neba, što je otprilike ekvivalentno 95 punih mjeseci. Stvarno istraživanje bit će 100 puta veće, otkrivajući više od milijardu galaksija. Rubin će skenirati još veće područje – 18.000 kvadratnih stupnjeva, gotovo pola cijelog neba – ali s nižom razlučivošću jer će morati zaviriti kroz zemljinu turbulentnu atmosferu.

Sparivanje simulacija Roman i Rubin nudi prvu priliku znanstvenicima da pokušaju otkriti iste objekte u oba skupa slika. To je važno jer opservacije sa zemlje nisu uvijek dovoljno oštre da bi se višestruki, bliski izvori razlikovali kao odvojeni objekti. Ponekad se zamagle, što utječe na mjerenja slabog lećenja. Sada znanstvenici mogu utvrditi teškoće i koristi “razdvajanja” takvih objekata u Rubinovim slikama uspoređujući ih s onima Roman.

S Romanovim kolosalnim kozmičkim pogledom, astronomi će moći postići mnogo više od primarnih ciljeva ankete, koji su proučavanje strukture i evolucije svemira, mapiranje tamne tvari i razlikovanje vodećih teorija koje pokušavaju objasniti zašto se širenje svemira ubrzava. Znanstvenici mogu pretraživati novi simulirani Romanov podaci kako bi dobili uvid u bonus znanost koja će proizaći iz toga što se tako mnogo svemira vidi u takvoj izvrsnoj detaljnosti.

“S Romanovim gigantskim vidokrugom, očekujemo mnoge različite znanstvene prilike, ali također ćemo morati naučiti očekivati neočekivano”, rekla je Julie McEnery, starija znanstvenica projekta za misiju Roman u NASA-inom centru za letenje Goddard u Greenbeltu, Marylandu. “Misija će pomoći u odgovaranju na ključna pitanja u kozmologiji, dok potencijalno otkriva potpuno nove tajne za rješavanje.”