El telescopio Roman seguirá los cambios del universo

El telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA está diseñado para mostrar el universo en movimiento. Al fotografiar repetidamente las mismas regiones, permitirá a los astrónomos estudiar cambios que se desarrollan a lo largo de horas, años y periodos más prolongados, desde estrellas que explotan hasta la actividad de soles cercanos y débiles.

El telescopio lleva el nombre de Nancy Grace Roman, la primera directora de astronomía de la NASA y su primera ejecutiva. Evening Report informa de que la principal ventaja de Roman procederá de combinar tres capacidades que normalmente son difíciles de conseguir al mismo tiempo: imágenes detalladas, un campo de visión muy amplio y observaciones periódicas.

Esa combinación podría convertir las observaciones del cielo en algo más parecido a un registro basado en el tiempo que a una colección de imágenes aisladas. Los cambios en el brillo y la posición pueden revelar los procesos físicos que tienen lugar por todo el cosmos.

Una visión amplia y detallada

Roman suele compararse con el telescopio espacial Hubble. Los dos observatorios tienen espejos del mismo tamaño y ambos trabajan con luz visible e infrarroja. Roman, sin embargo, puede observar una zona del cielo hasta 200 veces mayor.

Por lo general, un campo de visión más amplio implica perder detalle. Kepler y el Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito, o TESS, han estudiado enormes cantidades de estrellas, pero su menor resolución espacial puede hacer que objetos vecinos se fusionen en una sola fuente aparente. El telescopio espacial James Webb proporciona imágenes más nítidas, pero su campo de visión más pequeño le impide seguir eficazmente millones de objetos de forma simultánea.

Roman pretende ocupar el espacio intermedio entre esos enfoques. Su resolución debería permitir a los astrónomos distinguir estrellas individuales en regiones densamente pobladas, mientras que su amplia zona de observación permitirá al telescopio examinar muchos objetivos en una sola observación. Volver a los mismos campos añadirá la tercera dimensión: el tiempo.

Los distintos tipos de objetos cambian a velocidades diferentes. Un patrón que dure solo horas puede apuntar a un acontecimiento distinto de otro que se desarrolle durante años. Medir estos cambios en la luz debería ayudar a los investigadores a identificar qué está ocurriendo sin depender de una sola instantánea.

En busca del abarrotado centro galáctico

Dos grandes sondeos utilizarán la estrategia de observación basada en el tiempo de Roman en distintas partes del cielo. El Sondeo del Dominio Temporal de Alta Latitud buscará acontecimientos lejanos, como supernovas. El Sondeo del Dominio Temporal del Bulbo Galáctico se centrará en la densa región central de la Vía Láctea.

Desde la Tierra, el bulbo galáctico aparece como una franja pálida y borrosa porque enormes cantidades de estrellas, junto con gas y polvo, se encuentran a lo largo de la línea de visión. La resolución de Roman y sus observaciones infrarrojas ayudarán a distinguir esas estrellas individualmente, creando un telón de fondo para búsquedas que dependen de breves cambios en el brillo.

Una de esas técnicas es la microlente gravitacional. Cuando un objeto en primer plano pasa entre una estrella distante y el telescopio, su gravedad puede desviar y amplificar la luz de la estrella. El objeto interpuesto puede ser una estrella, un planeta aproximadamente del tamaño de Marte o un agujero negro con una masa cientos de veces mayor que la del Sol.

Roman también buscará tránsitos, que ocurren cuando un planeta cruza por delante de su estrella y provoca una pequeña disminución en la luz de la estrella. Como el bulbo galáctico contiene tantas estrellas, los astrónomos esperan que el sondeo identifique unos 100.000 planetas en tránsito.

Siguiendo a estrellas pequeñas y activas

Las observaciones repetidas también revelarán cómo giran las estrellas y cómo cambian las características de sus superficies. Esto es especialmente valioso para las estrellas más pequeñas y frías, cuya luz tenue y rojiza hace difícil estudiarlas en grandes cantidades.

Se espera que las estrellas con temperaturas inferiores a aproximadamente 2.500 grados Celsius tengan tanto manchas magnéticas como nubes en sus superficies. A medida que una estrella gira, esas características entran y salen de nuestro campo de visión, produciendo cambios que pueden utilizarse para calcular su periodo de rotación.

Comparar esos periodos entre muchas estrellas podría mostrar cómo se desarrolla la actividad estelar a lo largo de grandes escalas de tiempo. También podría aportar pistas sobre los entornos que rodean a los planetas que orbitan esas estrellas.

TESS ha estudiado casi todo el cielo durante los últimos ocho años y ha medido los periodos de rotación de cientos de estas estrellas muy pequeñas. Pero sus observaciones en luz visible hacen que las estrellas parezcan relativamente tenues, mientras que su menor resolución genera problemas en campos densamente poblados.

Se espera que la combinación de sensibilidad al infrarrojo cercano, imágenes detalladas y amplia cobertura de Roman amplíe considerablemente esa muestra. Una colección más grande de estrellas, extraída de una gama más amplia de entornos, podría ayudar a los astrónomos a comprender cómo varía el comportamiento estelar y qué significa eso para los mundos que las rodean.

Desde supernovas lejanas hasta planetas y estrellas compactas cercanas al centro de la Vía Láctea, Roman examinará un cielo que cambia mucho más de lo que sugiere la visión sin ayuda.