La missió, en la qual participa l’investigador de l’ICE-CSIC i l’IEEC Lluís Galbany, té com a objectiu aprofundir la història d’expansió de l’univers i posar a prova possibles explicacions a l’acceleració. El telescopi espacial Roman mesurarà la llum de mil milions de galàxies al llarg de la missió.
El telescopi espacial Nancy Grace Roman de la NASA (o telescopi Roman), el llançament del qual està previst el 2027, és un observatori dissenyat per resoldre qüestions essencials sobre l’energia fosca, exoplanetes i astrofísica infraroja. Un grup de recerca centrat en supernoves, en què participa l’investigador Lluís Galbany de l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC) i de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), ha rebut 11 milions de dòlars de finançament per desenvolupar les eines necessàries per utilitzar com a sondes cosmològiques les milers de supernoves que Roman descobrirà per tal de revelar la veritable naturalesa de l’energia fosca que impregna l’univers.
El telescopi Roman té un mirall primari de 2,4 metres de diàmetre, la mateixa mida que el del telescopi Espacial Hubble. Però, a diferència de Hubble, que només pot observar una petita regió de cel, el camp de visió de Roman és 200 vegades més gran que el de l’instrument infraroig de Hubble, aconseguint captar una regió més gran del cel amb menys temps d’observació. El seu instrument principal, el Wide Field Instrument, és una càmera que mesurarà la llum de mil milions de galàxies durant el transcurs de la missió.
Amb aquesta eina, un dels objectius clau de la missió és determinar la història d’expansió de l’univers i posar a prova possibles explicacions a la seva aparent acceleració, com l’energia fosca i les modificacions de la relativitat general. Per assolir aquest objectiu, la missió durà a terme un innovador experiment: el Sondeig d’Altes Latituds al Domini del Temps (High Latitude Time Domain Survey, HLTDS, en anglès). Aquest sondeig permetrà descobrir i mesurar supernoves de tipus Ia, una de les sondes cosmològiques més robustes, quan l’univers només tenia 2000 milions d’anys (fa 11500 milions d’anys), amb una precisió i un volum estadístic incomparables.
Explorant l’energia fosca
Aconseguir la increïble precisió de mesurament necessària per utilitzar plenament les supernoves de tipus Ia com a sondes cosmològiques i, per tant, delimitar la veritable naturalesa de l’energia fosca requereix una comprensió detallada de cada part de l’observatori i de com es registra la llum d’aquestes supernoves tan llunyanes. Aquí és on intervé l’equip, format per Lluís Galbany (ICE-CSIC, IEEC), David Rubin de la Universitat de Hawaii, Dan Scolnic de la Universitat de Duke, Rebekah Hounsell de la NASA Goddard i Ben Rose de la Universitat de Baylor.
El grup crearà un conjunt d’eines per a cada pas del procés per prendre les dades sense processar del telescopi i convertir-les en coneixement. Des de millores en el programari que calibra les dades en píxels individuals fins a processos automatitzats (pipelines) per mesurar la brillantor dels objectes i com canvien amb el temps. Així tindran les eines necessàries per realitzar mesuraments amb la màxima precisió possible.
Des de l’ICE-CSIC, el grup de recerca de supernoves s’encarregarà de desenvolupar la part de la pipeline responsable d’efectuar l’anàlisi i la reconstrucció lineal de la galàxia amfitriona de la supernova, i la infraestructura per avaluar el tipus de supernova i caracteritzar-ne les característiques espectroscòpiques a partir dels espectres de prisma del telescopi Roman. “Tot l’equip que forma part de la col·laboració, i en particular el nostre grup de supernoves de l’ICE-CSIC, estem molt entusiasmats amb aquest nou desafiament. Podrem observar les supernoves de tipus Ia més llunyanes mai vistes, que van explotar tot just 2000 milions d’anys després del Big Bang”, afirma Galbany.
Aquests mesuraments ultraprecisos no són suficients per si mateixos. Per descobrir què signifiquen, l’equip ha de fer models de com variarien aquests mesuraments en diferents escenaris cosmològics, per la qual cosa també produiran catàlegs de models de supernoves que es podrien observar en altres condicions.
Les observacions del telescopi Roman identificaran aquestes supernoves, però com passa amb moltes missions espacials, la ciència requereix afegir altres tipus de dades procedents de telescopis terrestres. El Telescopi Subaru a Mauna Kea (Hawaii, EUA) i el Gran Telescopi CANÀRIES (GTC) es faran servir per proporcionar un seguiment addicional de les supernoves trobades per Roman i espectres detallats dels objectius més interessants per proporcionar informació sobre les seves propietats.
“El que m’entusiasma més és la possibilitat de superposició en temps real amb els grans generadors d’imatges òptiques (cosa que augmentaria la cadència i el rang de longitud d’ona de l’estudi) i l’espectroscòpia altament multiplexada amb el nou espectrògraf Subaru Prime-Focus. Subaru és força únic i és una forta justificació perquè una gran part de l’estudi sigui visible des de l’hemisferi nord”, explica Rubin.
Comunicació ICE-CSIC
Visualització del telescopi espacial Nancy Grace Roman. Crèdits: GSFC/SVS.