17 Dic El telescopio Roman revelará los vacíos cósmicos del Universo
El telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA permitirá estudiar los vacíos cósmicos del Universo con una precisión sin precedentes, aportando información clave sobre la historia de la expansión cósmica.
Nuestro Universo está lleno de galaxias, en todas las direcciones hasta donde alcanzan nuestros instrumentos. Algunos investigadores estiman que existen hasta dos billones de galaxias en el Universo observable.
A primera vista, estas galaxias podrían parecer distribuidas aleatoriamente en el espacio, pero no es así.
Los vacíos cósmicos del Universo
Un mapeo cuidadoso ha demostrado que las galaxias se distribuyen sobre las superficies de gigantescas “burbujas” cósmicas. Estas pueden extenderse hasta varios cientos de millones de años luz de diámetro.
En el interior de estas burbujas se encuentran muy pocas galaxias, por lo que estas regiones reciben el nombre de vacíos cósmicos del Universo.
«La capacidad del Roman para observar amplias regiones del cielo a gran profundidad, detectando una abundancia de galaxias débiles y lejanas, revolucionará el estudio de los vacíos cósmicos del Universo», afirma Giovanni Verza, del Flatiron Institute y la Universidad de Nueva York.
Los tres ingredientes del Cosmos
El cosmos está compuesto por tres elementos fundamentales: materia normal, materia oscura y energía oscura. La gravedad de la materia normal y de la materia oscura tiende a frenar la expansión del Universo, mientras que la energía oscura actúa en sentido opuesto, acelerándola.
La naturaleza de la materia oscura y de la energía oscura sigue siendo desconocida. Para avanzar en su comprensión, los científicos analizan sus efectos observables, como la distribución de galaxias y la estructura de los vacíos cósmicos del Universo.
«Dado que contienen muy poca materia, los vacíos cósmicos del Universo son regiones dominadas por la energía oscura. Al estudiarlos, podremos imponer restricciones muy sólidas sobre la naturaleza de esta componente fundamental», explica Alice Pisani, del CNRS (Centro Nacional de Investigación Científica de Francia) y de la Universidad de Princeton.
Sondeo de «Gran Área en Latitudes Altas»
Para evaluar cómo el Roman podrá analizar los vacíos cósmicos del Universo, los investigadores han estudiado un posible diseño del «Sondeo de Gran Área en Latitudes Altas». Este es uno de los tres grandes programas científicos de la misión.
Este sondeo observará regiones alejadas del plano de la Vía Láctea. Los resultados indican que permitirá detectar y medir decenas de miles de vacíos cósmicos, algunos con tamaños tan «pequeños» como 20 millones de años luz.
Esta enorme muestra facilitará el uso de métodos estadísticos avanzados para analizar cómo sus formas están influenciadas por la materia y la energía oscura.
Para reconstruir la forma tridimensional real de los vacíos cósmicos del Universo, los astrónomos combinarán dos tipos de datos proporcionados por el Roman. Por un lado, la posición de las galaxias en el cielo y por otro, su corrimiento al rojo obtenido mediante espectroscopía.
La conversión del corrimiento al rojo en distancia física requiere asumir un modelo cosmológico, en el que intervienen parámetros como la intensidad y evolución de la energía oscura.
Una receta cósmica
Pisani compara este proceso con deducir la receta de un pastel a partir del resultado final:
«Introduces los ingredientes adecuados —la cantidad correcta de materia y de energía oscura— y compruebas si el resultado coincide con lo esperado. Si no es así, la receta debe ajustarse».
En este caso, el “resultado” es la forma promedio obtenida al superponer estadísticamente todos los vacíos cósmicos del Universo detectados por el telescopio Roman.
En condiciones ideales, los vacíos cósmicos del Universo deberían presentar una forma esférica. Esto se debe a que el Universo es homogéneo e isotrópico a gran escala, sin direcciones ni posiciones preferentes.
Sin embargo, si la forma resultante no es perfectamente simétrica, será una señal clara de que los parámetros cosmológicos asumidos no son correctos.
El poder del telescopio Roman
Para estudiar vacíos cósmicos del Universo en grandes cantidades, es imprescindible observar un volumen enorme del Cosmos. Esto se debe a que estas estructuras pueden alcanzar tamaños de decenas o incluso cientos de millones de años luz.
Los datos espectroscópicos necesarios procederán de una región del «Sondeo de Gran Área en Latitudes Altas». Esta región abarcará unos 2.400 grados cuadrados del cielo, equivalentes a unas 12.000 lunas llenas.
Además, el telescopio Roman podrá detectar galaxias más débiles y lejanas que misiones complementarias como Euclid, de la Agencia Espacial Europea.
«Los vacíos cósmicos del Universo se caracterizan por su extrema escasez de galaxias. Para identificarlos es necesario detectar objetos muy débiles y dispersos. El Roman nos permitirá estudiar mejor las galaxias que habitan estos vacíos y comprender con mayor precisión los parámetros cosmológicos, como la energía oscura, que los modelan», señala Giulia Degni, de la Universidad Roma Tre y del INFN.
La capacidad del telescopio espacial Nancy Grace Roman para cartografiar los vacíos cósmicos del Universo marcará un avance decisivo en la cosmología observacional moderna.
Fuente: NASA’s Roman Telescope Will Observe Thousands of Newfound Cosmic Voids
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