El telescopio Roman de la NASA prepara el mapa más grande del universo lejano: el núcleo de la misión apunta a la materia oscura y la energía oscura
El telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA, un nuevo gran observatorio infrarrojo, se encuentra en la fase final de los preparativos después de que el observatorio en su conjunto se completara y entrara en un período de integración y pruebas. Según la NASA, la misión está oficialmente programada para lanzarse a más tardar en mayo de 2027, con la posibilidad de estar lista antes, ya en el otoño de 2026, si las pruebas finales y la logística transcurren según lo previsto. Se espera que el Roman, cuando despegue, inicie una de las campañas de mapeo espacial más ambiciosas de la historia: un estudio que abarcará cientos de millones y, en última instancia, más de mil millones de galaxias, para comprender con mayor precisión qué gobierna la estructura y la expansión del universo.
En el centro de este esfuerzo se encuentra el
High-Latitude Wide-Area Survey, una de las tres campañas de observación fundamentales de la misión principal del Roman. Se trata de un estudio de banda ancha de "altas latitudes galácticas", lo que significa que el telescopio mirará lejos del disco polvoriento de la Vía Láctea para tener la visión más clara posible del cosmos distante y reducir la influencia del polvo interestelar en las mediciones. Según las descripciones del programa de la NASA, el estudio abarcará más de 5,000 grados cuadrados de cielo, es decir, alrededor del 12 por ciento de toda la esfera celeste, en poco menos de un año y medio de observación.
Por qué el Roman es importante: “calidad Hubble” en una gran superficie del cielo
Los observatorios espaciales actuales, como el Hubble y el James Webb, han proporcionado imágenes extremadamente detalladas y vistas profundas de las etapas tempranas del universo, pero con un campo de visión relativamente estrecho en comparación con la vasta superficie del cielo que los astrónomos desean cartografiar sistemáticamente. La ventaja clave del Roman es la combinación de un amplio campo de visión y la estabilidad de las observaciones desde el espacio, lo que permite obtener una calidad de imagen y mediciones consistentes en una gran superficie del cielo. En la práctica, esto significa que, en un solo lugar, se unirá la “amplitud” del estudio con la precisión necesaria para las pruebas cosmológicas modernas.
Precisamente esa precisión es la que la misión del Roman dirige hacia los dos componentes “invisibles” más grandes del cosmos. La
materia oscura no emite ni absorbe luz, por lo que solo se puede rastrear a través de sus efectos gravitatorios sobre la materia visible. La
energía oscura, por su parte, es el nombre del fenómeno que en la cosmología contemporánea se asocia con la expansión acelerada del universo. Según los documentos del programa de la NASA, el estudio de banda ancha del Roman está diseñado para medir simultáneamente cómo se expande el universo a través del tiempo y cómo las estructuras cósmicas (galaxias, cúmulos y redes) evolucionan en esa expansión.
Mapa del universo en 3D: imagen y espectro en la misma campaña
El High-Latitude Wide-Area Survey no está concebido como una fotografía clásica del cielo, sino como una combinación de dos enfoques. El primero es la toma de imágenes profundas en múltiples filtros, que proporciona formas y colores precisos de las galaxias. El segundo es la espectroscopia, es decir, la "descomposición" de la luz en longitudes de onda individuales para reconocer patrones en el espectro que revelen la composición química, las velocidades y, algo fundamental para la cosmología, el desplazamiento al rojo. Según las descripciones de la misión de la NASA, la parte espectroscópica del estudio del Roman debería recopilar espectros para aproximadamente 20 millones de galaxias.
El desplazamiento al rojo permite estimar qué tan rápido se aleja una galaxia y cuál es su distancia, ya que las longitudes de onda de la luz se “estiran” a medida que el espacio se expande. Sobre esta base, los astrónomos construyen mapas tridimensionales de la distribución de las galaxias a través del tiempo, convirtiendo prácticamente el cielo en un mapa de la historia cósmica. Según los datos sobre los objetivos del estudio, el Roman debería mapear las galaxias dentro del área del estudio hasta distancias de unos 11–11.5 mil millones de años luz, capturando así una gran parte de la historia del universo después de las épocas tempranas.
“Pesando sombras”: el lente gravitacional débil como rastro de la materia oscura
Una de las herramientas más importantes del estudio será la medición del
lente gravitacional débil. En la relatividad general, cada masa curva el espacio-tiempo y, a gran escala, esto puede distorsionar las imágenes de galaxias distantes. En el caso del lente fuerte, el efecto es a veces obvio (arcos, anillos o imágenes múltiples de la misma fuente), pero para la cosmología es especialmente valioso el lente débil, donde las distorsiones son minúsculas e invisibles “a primera vista”. Tal señal se vuelve medible solo cuando se analizan estadísticamente las formas de un número enorme de galaxias, buscando cambios comunes y muy pequeños en la orientación y la elipticidad.
Según las estimaciones que cita la NASA en el contexto del estudio de banda ancha del Roman, el telescopio podría registrar más de mil millones de galaxias, y alrededor de 600 millones de ellas tendrán medidas de forma de calidad suficiente para ser utilizadas en el análisis del lente débil. A partir de tales datos surge un mapa de la distribución de la masa, incluida la invisible, a través de diferentes períodos de la historia cósmica. Cuando se ve cómo se forman y crecen los "grumos" de masa, se obtiene una prueba tanto para la materia oscura como para el comportamiento de la gravedad en las escalas más grandes.
También es importante que los altos estándares de procesamiento de datos, necesarios para extraer la señal débil de los errores sistemáticos instrumentales, puedan elevar a toda la comunidad. Según la NASA, precisamente la expectativa de datos muy homogéneos y de alta calidad en una gran superficie del cielo abre espacio no solo para mediciones precisas, sino también para descubrimientos inesperados, desde objetos raros hasta nuevos tipos de fenómenos que se pierden fácilmente en muestras más pequeñas.
“Regla cósmica”: oscilaciones acústicas bariónicas e historia de la expansión
El otro gran eje del programa del Roman en este estudio es la medición de las
oscilaciones acústicas bariónicas, rastros "congelados" de ondas de sonido del universo muy temprano. Según el modelo cosmológico que describe la NASA en el contexto de la misión, en los primeros cientos de miles de años después del Big Bang, el universo era un plasma caliente en el que la materia y la radiación estaban fuertemente vinculadas. Las pequeñas irregularidades en la densidad creaban una atracción gravitatoria, pero la presión de la radiación y la alta temperatura causaban repulsión, lo que iniciaba ondas de presión, una especie de "sonido" del universo temprano. Cuando el universo se enfrió lo suficiente, esas ondas dejaron de viajar y dejaron un patrón en la distribución de la materia.
Hoy en día, ese patrón se manifiesta como una probabilidad ligeramente mayor de que las galaxias se encuentren a ciertas distancias mutuas. Esas distancias actúan como una regla: si se conoce el tamaño “estándar” del patrón, al medir cómo se ve en diferentes épocas se puede concluir cómo se expandió el espacio. En los materiales de la NASA para el Roman se indica que esos anillos en el universo actual son del orden de unos 500 millones de años luz. La combinación del Roman de una gran muestra de galaxias y mediciones espectroscópicas de desplazamiento al rojo debería mejorar la precisión de tales mediciones y, por lo tanto, reducir el espacio para las diferentes teorías de la energía oscura y la gravedad.
¿Es la energía oscura “variable”? El Roman como prueba de los indicios más sensibles
En los últimos años, una serie de mediciones de diferentes experimentos y telescopios ha generado debates sobre si la energía oscura es constante a través del tiempo o si su “fuerza” podría evolucionar. La NASA, en sus descripciones del programa de la misión Roman, destaca que precisamente la combinación de imágenes amplias y mediciones de desplazamiento al rojo permitirá realizar pruebas de alta precisión que podrían confirmar o rechazar tales indicios. Bajo esta lógica, el Roman está diseñado como un instrumento que no ofrecerá solo una cifra más sobre la velocidad de expansión, sino que verificará simultáneamente la coherencia de dos “rastros” clave: la expansión del universo y el crecimiento de las estructuras.
En la práctica, si la expansión se acelera de una manera y las estructuras crecen de otra, esto puede indicar la necesidad de una corrección del modelo, ya sea a través de energía oscura dinámica o a través de descripciones alternativas de la gravedad en las escalas más grandes. La NASA indica en el contexto de los objetivos del Roman que la misión podría conducir a mediciones de los efectos de la energía oscura con una precisión significativamente mayor en comparación con los enfoques existentes, lo que permitiría una distinción más clara de los principales escenarios teóricos.
Qué más se obtiene “de paso”: desde galaxias lejanas hasta objetos del sistema solar
Aunque el High-Latitude Wide-Area Survey está diseñado con la cosmología en el foco, su amplitud y profundidad significan que en los mismos datos se encontrará una enorme cantidad de información útil para otras áreas de la astronomía. Según la NASA, la forma en que el Roman explorará el cielo puede abrir espacio para descubrimientos que van desde pequeños cuerpos rocosos en las partes exteriores del sistema solar hasta eventos explosivos y fusiones de galaxias, así como agujeros negros en el pasado lejano del universo. Es especialmente importante el hecho de que un conjunto de datos homogéneo, creado en un tiempo relativamente corto para una superficie de cielo tan grande, permitirá realizar comparaciones sistemáticas y buscar objetos raros.
Organización de la misión y socios industriales
El telescopio Roman está dirigido por el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt (Maryland), con la participación del Jet Propulsion Laboratory en California e instituciones como Caltech/IPAC y el Space Telescope Science Institute, que tienen papeles importantes en la infraestructura científica y el trabajo con datos en las descripciones de la misión de la NASA. En la parte industrial del programa, la NASA menciona a varios socios clave, entre los que se encuentran BAE Systems, L3Harris Technologies y Teledyne Scientific & Imaging, empresas vinculadas con el desarrollo e integración de los sistemas clave del observatorio y los instrumentos.
Para la comunidad científica, quizás tan importante como el hardware sean las reglas de acceso y distribución de datos. Los “Core Community Surveys” del Roman, entre los que se encuentra el High-Latitude Wide-Area Survey, se han diseñado a través de un proceso colaborativo y deberían generar conjuntos de datos que serán utilizados por un amplio círculo de investigadores. La NASA y las instituciones asociadas anuncian que tales conjuntos se convertirán en la base también para proyectos que hoy en día ni siquiera se imaginan, lo cual es típico de las misiones que crean referencias estándar en las mediciones del universo.
Fuentes:- NASA – anuncio sobre la finalización del montaje del observatorio y el plan de lanzamiento tentativo ( enlace )
- Science@NASA – resumen e infografía del programa High-Latitude Wide-Area Survey, superficie del estudio y estructura de observación ( enlace )
- Roman Space Telescope (NASA/GSFC) – página oficial del estudio y objetivos científicos ( enlace )
- Roman Community Defined Surveys (STScI) – descripción técnica del High-Latitude Wide-Area Survey y métodos (lente débil, BAO, RSD) ( enlace )
- NASA – descripción de la organización de la misión y socios industriales ( enlace )
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Hora de creación: 6 horas antes