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

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.

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.

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.

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.

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.

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”.