Il nuovo telescopio denominato Nancy Grace Roman Space Telescope utilizzerà una serie di strumenti innovativi per un programma di osservazione combinata tra immagini e spettroscopia. Gli scienziati saranno in grado di sfruttare la potenza di una varietà di tecniche di verifiche incrociate utilizzando questo ricco set di dati che promette uno sguardo senza precedenti su alcuni dei problemi irrisolti della cosmologia.

Quando inizierà a funzionare nel 2027, il Roman Telescope produrrà risultati che sarebbe impossibile ottenere utilizzando i telescopi attualmente esistenti. Il suo impatto sarà ulteriormente rafforzato dalla collaborazione con altre nuove strutture come l’Osservatorio Vera C. Rubin, un nuovo telescopio a largo campo ora in costruzione sulla vetta del Cerro Pachón in Cile che si prevede entri in piena operatività entro il 2024. E le indagini pianificate sui primi 10 anni di Rubin si andranno a sovrapporre alla missione primaria di Roman della durata di 5 anni.

Una previsione sui risultati che potranno essere ottenuti è stata descritta in due articoli pubblicati nell’edizione di ottobre della Royal Astronomical Society e questo è stato preparato da un ampio team mondiale di scienziati in preparazione alle analisi dei dati cosmologici di Roman.

Questa illustrazione mette a confronto le dimensioni relative delle aree di cielo coperte da due rilievi: l’indagine Roman’s High Latitude Wide Area, delineata in blu, e il più grande mosaico guidato da Hubble, il Cosmological Evolution Survey (COSMOS), mostrato in rosso. 
Credits: Goddard Space Flight Center della NASA

Un osservatorio poliedrico

La missione Roman ha il suo approccio nella combinazione di imaging e spettroscopia attraverso un enorme campo visivo che consente di unire due delle principali tecniche di osservazione cosmologica: gli ammassi di galassie e la lenti gravitazionali deboli. Il primo misura le posizioni esatte di centinaia di milioni di deboli galassie, mentre le lenti deboli misurano come le immagini delle galassie siano distorte dalla gravità della materia interposta. Con la sua visione ampia e profonda, Roman permetterà agli scienziati di studiare la struttura e l’evoluzione dell’universo e di esplorare il concetto di accelerazione cosmica come mai prima d’ora.

Imparare come l’universo si è evoluto fino al suo stato attuale offrirà indizi su cosa sta accelerando l’espansione dell’universo. E oltre alle due tecniche citate in precedenza, Roman studierà i misteri cosmologici con altri metodi, incluso il rilevamento delle Supernove di tipo 1a. La missione esplorerà anche l’accelerazione cosmica misurando le masse e il redshift degli ammassi di galassie, le strutture più grandi dell’universo poiché il numero e la dimensione di queste strutture dipendono da come si modifica la velocità di espansione dell’universo.

La combinazione di così tanti metodi di osservazione consentirà agli astronomi di indagare anche su ulteriori misteri, tra cui la determinazione della quantità di materia oscura – una materia invisibile rilevabile solo attraverso i suoi effetti gravitazionali – e il monitoraggio della crescita dei buchi neri nell’universo primordiale che sono all’origine delle galassie più massicce.

In collaborazione con Rubin

Roman non è l’unico osservatorio progettato per sondare l’accelerazione cosmica. Il team ha infatti analizzato come il Roman lavorerà a fianco di un altro telescopio: l’Osservatorio Rubin. Così chiamato in onore dell’astronoma americana Vera Rubin, che dimostrò che le galassie sono per lo più composte di materia oscura, l’Osservatorio Rubin utilizzerà il suo specchio primario di 8,4 metri per condurre un’indagine del cielo davvero importante, coprendo circa il 44% del cielo in soli 10 anni.

Per quanto riguarda Roman, l’attuale strategia consentirà l’osservazione di circa il 5% del cielo nel corso di un anno. Tuttavia, l’indagine potrebbe essere estesa, ad esempio, per coprire più aree della stessa zona che sarà osservata anche da Rubin. Oppure potrebbe osservare le galassie utilizzando un unico ampio filtro, invece di acquisire immagini in momenti separati, consentendo osservazioni più rapide pur mantenendo la profondità del rilevamento.

I vantaggi che saranno ottenuti dall’unione delle osservazioni dei due telescopi saranno davvero importanti con Roman che trarrà beneficio dal campo di osservazione più ampio di Rubin e Rubin che guadagnerà dalle osservazioni più profonde e con la migliore qualità dell’immagine di Roman.

Riferimenti:

Immagine di copertina:

  • illustrazione del telescopio Roman. Credits: NASA Goddard Space Flight Center
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