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Cientistas criaram pesquisa sintética gigantesca que mostra o que se pode esperar das futuras observações do Telescópio Espacial Roman Nancy Grace.
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Embora represente apenas pequena parte da pesquisa futura real, esta versão simulada contém número impressionante de galáxias — 33 milhões delas, com 200 mil estrelas em primeiro plano em nossa galáxia.
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A simulação ajudará os cientistas a planejarem as melhores estratégias de observação, testarem diferentes maneiras de explorar as vastas quantidades de dados da missão e explorar o que se pode aprender com observações em conjunto com outros telescópios.
O volume de dados que Roman retornará é sem precedentes para um telescópio espacial. Nossa simulação é um campo de testes que podemos usar para garantir que obteremos o máximo das observações da missão.
Michael Troxel, professor assistente de física na Duke University em Durham, Carolina do Norte, EUA
A equipe extraiu dados de universo simulado originalmente desenvolvido para apoiar o planejamento científico com o Observatório Vera C. Rubin, localizado no Chile e programado para iniciar suas operações completas em 2024.
Como as simulações de Roman e Rubin usam a mesma fonte, os astrônomos podem comparar com eles e ver o que eles podem esperar aprender ao emparelhar as observações dos telescópios, uma vez que ambos estejam examinando ativamente o universo.
Um artigo descrevendo os resultados, liderado por Troxel, foi aceito para publicação no The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Confira, abaixo, pequeno vídeo mostrando a simulação:
Construção cósmica
O levantamento de área ampla de alta latitude do Roman consistirá em imagens — o foco da nova simulação — e espectroscopia na mesma faixa enorme do universo.
A espectroscopia envolve medição da intensidade da luz de objetos cósmicos em diferentes comprimentos de onda, enquanto a imagem do Roman revelará posições e formas precisas de centenas de milhões de galáxias fracas que serão usadas para mapear a matéria escura. Embora essa substância misteriosa seja invisível, os astrônomos podem inferir sua presença observando seus efeitos na matéria regular.
Qualquer coisa com massa deforma o tecido do espaço-tempo. Quanto maior a massa, maior a deformação. Isso cria efeito chamado lente gravitacional, que acontece quando a luz de uma fonte distante fica distorcida ao passar por objetos intermediários.
Quando esses objetos de lente são galáxias massivas ou aglomerados de galáxias, as fontes de fundo podem ser manchadas ou aparecer como imagens múltiplas.
Objetos menos massivos podem criar efeitos mais sutis chamados lentes fracas. O Roman será sensível o suficiente para usar lentes fracas para ver como aglomerados de matéria escura distorcem a aparência de galáxias distantes.
Ao observar esses efeitos de lente, os cientistas poderão preencher mais lacunas na compreensão da matéria escura.
As teorias da formação da estrutura cósmica fazem previsões de como as flutuações das sementes no início do universo crescem na distribuição da matéria que pode ser vista por meio de lentes gravitacionais. Mas as previsões são estatísticas por natureza, então as testamos observando vastas regiões do cosmos. O Roman, com seu amplo campo de visão, será otimizado para pesquisar o céu com eficiência, complementando observatórios como o James Webb, projetado para investigação mais profunda de objetos individuais.
Chris Hirata, professor de física da Ohio State University em Columbus, EUA, e co-autor da pesquisa
Terra e Espaço
A pesquisa sintética cobre 20 graus quadrados do céu, aproximadamente equivalente a 95 luas cheias. A pesquisa real será 100 vezes maior, revelando mais de um bilhão de galáxias.
O Rubin escaneará área ainda maior — 18 mil graus quadrados, quase metade de todo o céu — mas com resolução menor, pois terá que observar a atmosfera turbulenta da Terra.
O emparelhamento das simulações de Roman e Rubin oferece a primeira oportunidade para os cientistas tentarem detectar os mesmos objetos em ambos os conjuntos de imagens.
Isso é importante porque as observações terrestres nem sempre são nítidas o suficiente para distinguir várias fontes próximas como objetos separados. Às vezes, eles se desfocam, o que afeta medições de lentes fracas. Agora, os cientistas podem determinar as dificuldades e os benefícios de “descombinar” tais objetos nas imagens de Rubin, comparando-os com os do Roman.
Com a visão cósmica do Roman, os astrônomos poderão realizar muito mais do que os objetivos principais da pesquisa, que são estudar a estrutura e a evolução do Universo, mapear a matéria escura e discernir entre as principais teorias que tentam explicar por que a expansão do Universo está acelerando.
Os cientistas podem vasculhar os novos dados do Roman simulados para obter os “extras” que virá ao ver tanto do Universo em detalhes tão requintados.
Com o gigantesco campo de visão do Roman, antecipamos muitas oportunidades científicas diferentes, mas também teremos que aprender a esperar o inesperado. A missão ajudará a responder a questões críticas em cosmologia enquanto potencialmente revela novos mistérios para resolvermos.
Julie McEnery, cientista sênior do projeto da missão Roman no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, EUA
Via NASA
Imagem destacada: M. Troxel e Caltech-IPAC/R. Hurt
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