Miliony galaktyk pojawiają się na nowych symulowanych obrazach z Rumuńskiego Teleskopu Kosmicznego Nancy Grace należącego do NASA






To zdjęcie rzymskiego głębokiego pola, które zawiera setki tysięcy galaktyk, stanowi zaledwie 1,3 procent syntetycznego przeglądu, który sam w sobie stanowi zaledwie jeden procent planowanego przeglądu rzymskiego. Galaktyki są oznaczone kolorami – bardziej czerwone galaktyki są dalej, a bielsze bliżej. Symulacja demonstruje zdolność Romana do przeprowadzania dużych, głębokich przeglądów i statystycznego badania wszechświata w sposób niemożliwy do osiągnięcia za pomocą obecnych teleskopów. Źródło: M. Troxel i Caltech-IPAC/R. Hurt

Naukowcy stworzyli ogromne syntetyczne badanie, które pokazuje, czego możemy się spodziewać po przyszłych obserwacjach przez rumuński Teleskop Kosmiczny Nancy Grace. Chociaż to tylko niewielka część rzeczywistego przeglądu przyszłości, ta symulowana wersja zawiera oszałamiającą liczbę galaktyk – 33 miliony z nich, wraz z 200 000 gwiazd pierwszego planu w naszej rodzimej galaktyce.

Symulacja pomoże naukowcom zaplanować najlepsze strategie obserwacyjne, przetestować różne metody wydobywania ogromnych ilości danych z misji i zbadać, czego możemy się nauczyć z obserwacji tandemowych z innymi teleskopami.

„Ilość danych, które zwróci Roman, jest bezprecedensowa dla teleskopu kosmicznego” – powiedział Michael Troxell, profesor fizyki na Duke University w Durham w Północnej Karolinie. „Nasza symulacja to poligon doświadczalny, na którym możemy się upewnić, że w pełni wykorzystujemy informacje zwrotne z misji”.

Zespół zebrał dane z fikcyjnego wszechświata pierwotnie opracowanego w celu wspierania planowania naukowego przy użyciu Obserwatorium Vera C. Rubin, które znajduje się w Chile i ma rozpocząć pełną działalność w 2024 r. Ponieważ symulacje Romana i Rubina wykorzystują to samo źródło, astronomowie mogą porównać ich i zobaczyć, czego mogą się spodziewać po sparowaniu obserwacji teleskopowych, gdy już będą aktywnie badać wszechświat.

Artykuł opisujący wyniki, kierowany przez Troxell, został przyjęty do publikacji w Miesięczne zawiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego.


Ten film zaczyna się od pokazania najbardziej odległych galaktyk na symulowanym obrazie głębokiego pola w kolorze czerwonym. W miarę oddalania do kadru dodawane są warstwy pobliskich galaktyk (żółtej i białej). Badając różne epoki kosmiczne, Roman będzie w stanie prześledzić historię ekspansji wszechświata, zbadać ewolucję galaktyk w czasie i wiele więcej. Źródło: Caltech-IPAC/R. Hurt i M. Troxel

kosmiczna konstrukcja

Przegląd regionu na dużej szerokości geograficznej Romana będzie obejmował zarówno obrazowanie – główny cel nowej symulacji – jak i spektroskopię na tym samym rozległym obszarze Wszechświata. Spektroskopia polega na pomiarze intensywności światła ciał kosmicznych o różnych długościach fal, podczas gdy obrazowanie rzymskie ujawni dokładne lokalizacje i kształty setek milionów słabszych galaktyk, które zostaną wykorzystane do mapowania ciemnej materii. Chociaż ta tajemnicza substancja nie jest widoczna, astronomowie mogą wywnioskować jej istnienie, obserwując jej wpływ na zwykłą materię.

READ  Wadliwy czujnik mógł wyeliminować masowy start rakiety SLS NASA

Wszystko, co ma masę, wypacza strukturę czasoprzestrzeni. Im większa masa, tym większy skręt. Tworzy to efekt zwany soczewkowaniem grawitacyjnym, który pojawia się, gdy światło z odległego źródła jest zniekształcane, gdy przechodzi przez obiekty pośrednie. Kiedy te soczewkowate obiekty są masywnymi galaktykami lub gromadami galaktyk, źródła tła mogą być rozmazane lub wyglądać jak wiele obrazów.

Mniej masywne obiekty mogą tworzyć bardziej subtelne efekty zwane słabym soczewkowaniem. Roman byłby wystarczająco czuły, aby użyć słabego obiektywu, aby zobaczyć, jak skupiska ciemnej materii zniekształcają wygląd odległych galaktyk. Obserwując te efekty soczewkowania, naukowcy będą w stanie wypełnić więcej luk w naszym rozumieniu ciemnej materii.






Ta grafika porównuje względne rozmiary syntetycznego obrazu (wstawka, zarysowany na pomarańczowo), całego symulowanego obszaru (kwadrat w lewym górnym rogu zaznaczony na zielono) oraz rozmiar pełnego przyszłego przeglądu, który ma zostać przeprowadzony przez astronomów (tzw. duży kwadrat w lewym dolnym rogu obrysowany kolorem niebieskim). Tło z Digital Sky Survey pokazuje, jaką część nieba obejmuje każdy obszar. Syntetyczny obraz pokrywa tyle samo nieba, co księżyc w pełni, a przyszłe badanie rzymskie obejmie znacznie większy obszar niż Wielki Wóz. Podczas gdy Kosmiczny Teleskop Hubble’a lub Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba potrzebowałby około tysiąca lat, aby sfotografować obszar wielkości przyszłego przeglądu, Romanowi zajęłoby to nieco ponad siedem miesięcy. Źródło: Goddard Space Flight Center NASA i M. Troxel

powiedział Chris Hirata, profesor fizyki na Ohio State University w Columbus i współautor artykułu.

„Ale prognozy mają charakter statystyczny, więc sprawdzamy je, obserwując rozległe obszary wszechświata. Sfera rzymska, z jej szerokim polem widzenia, zostanie ulepszona, aby skutecznie skanować niebo, uzupełniając obserwatoria, takie jak zaprojektowany przez Jamesa Webba Kosmiczny Teleskop” do głębszego zbadania poszczególnych obiektów”.

Ziemia i kosmos

Roman Synthetic Survey obejmuje 20 stopni kwadratowych nieba, co w przybliżeniu odpowiada 95 pełniom księżyca. Rzeczywisty przegląd będzie 100 razy większy, ujawniając ponad miliard galaktyk. Rubin zeskanuje większy obszar – 18 000 stopni kwadratowych, mniej więcej połowę całego nieba – ale z niższą rozdzielczością, ponieważ będzie musiał zajrzeć przez burzliwą atmosferę Ziemi.


Ta animacja pokazuje, jakiego rodzaju nauką astronomowie będą mogli zajmować się w przyszłości rzymskimi obserwacjami głębokiego pola. Grawitacja nakładających się gromad galaktyk i ciemnej materii może odbijać światło od odległych obiektów, zniekształcając ich wygląd, jak pokazano na animacji. Badając zniekształcone światło, astronomowie mogą badać nieuchwytną ciemną materię, którą można zmierzyć jedynie pośrednio poprzez oddziaływanie grawitacyjne na widzialną materię. Jako bonus, ten obiektyw ułatwia również widzenie odległych galaktyk, których światło jest powiększone. Źródło: Caltech-IPAC/R. Hurt

Połączenie symulacji Romana i Rubina daje naukowcom pierwszą okazję do próby wykrycia tych samych obiektów na obu zestawach obrazów. Jest to ważne, ponieważ obserwacje naziemne nie zawsze są wystarczająco ostre, aby rozróżnić wiele pobliskich źródeł jako oddzielne obiekty. Czasami blakną razem, wpływając na złe pomiary obiektywu. Teraz uczeni mogą określić trudności i korzyści płynące z „rozpakowania” takich obiektów na obrazy Robina, porównując je z obiektami rzymskimi.

READ  SpaceX wystrzeliwuje satelitę GPS nowej generacji

Dzięki ogromnemu kosmogonicznemu poglądowi Romana astronomowie będą w stanie osiągnąć znacznie więcej niż podstawowe cele przeglądu, którymi są badanie struktury i ewolucji wszechświata, sporządzenie mapy ciemnej materii i rozróżnienie wiodących teorii, które próbują wyjaśnić, dlaczego wszechświat się rozszerza . Wszechświat przyspiesza. Naukowcy mogą przeczesywać nowe symulowane rumuńskie dane, aby posmakować dodatkowej nauki, która wynikałaby z oglądania tak dużej części wszechświata w tak wyjątkowych szczegółach.

„Dzięki ogromnemu polu widzenia Romana przewidujemy wiele różnych możliwości naukowych, ale będziemy również musieli nauczyć się oczekiwać nieoczekiwanego” – powiedziała Julie McEnery, główny naukowiec projektu misji rzymskiej w NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt w stanie Maryland. . „Misja pomoże odpowiedzieć na krytyczne pytania w kosmologii, jednocześnie ujawniając zupełnie nowe tajemnice do rozwiązania”.

więcej informacji:
Michael Troxell i in., Przegląd szerokokątnego obrazowania przemysłowego Obserwatorium Rubina i Wspólnego Rumuńskiego Teleskopu Kosmicznego, Miesięczne zawiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego (2023). DOI: 10.1093/mnras/stad664. NA arXiv:
doi.org/10.48550/arXiv.2209.06829

Informacje o czasopiśmie:
Miesięczne zawiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego


Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *