28 Jun Euclid y Roman investigarán juntos la energía oscura

Los telescopios espaciales Euclid y Roman, de la ESA y NASA, respectivamente, explorarán juntos el misterio cósmico de la energía oscura de formas complementarias.

El telescopio espacial Euclid de la ESA (Agencia Espacial Europea), con importantes contribuciones de la NASA, se lanzará en julio para explorar por qué la expansión del Universo se está acelerando. Los científicos llaman a la causa desconocida de esta aceleración cósmica “energía oscura”.

Hacia mayo de 2027, el telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA se unirá a Euclid para explorar este rompecabezas de formas que nunca antes habían sido posibles.

“Veinticinco años después de su descubrimiento, la expansión acelerada del Universo sigue siendo uno de los misterios más apremiantes de la astrofísica”, dijo Jason Rhodes, científico investigador sénior del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California.

Rhodes es científico adjunto del proyecto de Roman y líder científico de EE. UU. para Euclid. “Con estos próximos telescopios, mediremos la energía oscura de diferentes maneras y con mucha más precisión de lo que se podía lograr anteriormente, abriendo una nueva era de exploración de este misterio”.

Los científicos no están seguros de si la expansión acelerada del Universo es causada por un componente de energía adicional o si indica que nuestra comprensión de la gravedad debe cambiar de alguna manera.

Los astrónomos utilizarán Euclid y Roman para probar ambas teorías al mismo tiempo, y los científicos esperan que ambas misiones descubran información importante sobre el funcionamiento subyacente del Universo.

Estrategias complementarias

Euclid y Roman están diseñados para estudiar la aceleración cósmica, pero emplean estrategias diferentes y complementarias. Ambas misiones crearán mapas 3D del Universo para responder preguntas fundamentales sobre la historia y la estructura del Universo. Juntos, serán mucho más poderosos que cualquiera de ellos individualmente.

Euclid observará un área mucho más grande del cielo, aproximadamente 15,000 grados cuadrados, o alrededor de un tercio del cielo, tanto en longitudes de onda de luz infrarrojas como ópticas, pero con menos detalle que Roman. Se remontará 10.000 millones de años a cuando el Universo tenía unos 3.000 millones de años.

Roman será capaz de sondear el Universo a una profundidad y precisión mucho mayores, pero en un área más pequeña: alrededor de 2.000 grados cuadrados, o una vigésima parte del cielo. Su visión infrarroja revelará el cosmos cuando tenía 2.000 millones de años, revelando un mayor número de galaxias más débiles.

Mientras que Euclid se centrará exclusivamente en la cosmología, Roman también explorará galaxias cercanas, encontrará e investigará planetas en toda nuestra galaxia, estudiará objetos en las afueras de nuestro sistema solar y mucho más.

Una energía muy oscura

El Universo se ha estado expandiendo desde su nacimiento, un hecho descubierto por el astrónomo belga Georges Lemaître en 1927 y Edwin Hubble en 1929. Pero los científicos esperaban que la gravedad de la materia del Universo desacelerara gradualmente esa expansión.

En la década de 1990, al observar un tipo particular de supernova, los científicos descubrieron que hace unos 6 mil millones de años, la energía oscura comenzó a aumentar su influencia en el Universo y nadie sabe cómo ni por qué. El hecho de que se esté acelerando significa que a nuestra imagen del cosmos le falta algo fundamental.

Euclid y Roman proporcionarán flujos separados de nuevos datos convincentes para llenar los vacíos en nuestra comprensión. Intentarán precisar la causa de la aceleración cósmica de diferentes maneras.

Lentes gravitacionales débiles

Tanto Euclid como Roman estudiarán la acumulación de materia usando una técnica llamada lente gravitacional débil. Este fenómeno de curvatura de la luz se produce porque cualquier cosa con masa deforma el tejido del espacio-tiempo; cuanto mayor es la masa, mayor es la deformación.

Las imágenes de una fuente distante producida por la luz que se mueve a través de estas deformaciones también se ven distorsionadas. Cuando esos objetos de «lente» más cercanos son galaxias masivas o cúmulos de galaxias, las fuentes de fondo pueden aparecer borrosas o formar múltiples imágenes.

Una masa menos concentrada, como cúmulos de materia oscura, puede crear efectos más sutiles. Al estudiar estas distorsiones más pequeñas, Roman y Euclid producirán cada uno un mapa de materia oscura en 3D.

Esto ofrecerá pistas sobre la aceleración cósmica, porque la atracción gravitacional de la materia oscura, que actúa como un pegamento cósmico que mantiene unidas a las galaxias y los cúmulos de galaxias, contrarresta la expansión del Universo.

Hacer un recuento de la materia oscura del Universo a lo largo del tiempo cósmico ayudará a los científicos a comprender mejor el empuje y la atracción que alimentan la aceleración cósmica.

Agrupaciones galácticas

Las dos misiones también estudiarán la forma en que las galaxias se agruparon en diferentes eras cósmicas. Los científicos han detectado un patrón en la forma en que las galaxias se congregan a partir de mediciones del Universo cercano.

Para cualquier galaxia actual, tenemos el doble de probabilidades de encontrar otra galaxia a unos 500 millones de años luz de distancia que un poco más cerca o más lejos.

Esta distancia ha crecido con el tiempo debido a la expansión del espacio. Al mirar más lejos en el Universo, a tiempos cósmicos anteriores, los astrónomos pueden estudiar la distancia preferida entre las galaxias en diferentes eras.

Ver cómo ha cambiado revelará la historia de expansión del Universo. Ver cómo varía el agrupamiento de galaxias con el tiempo también permitirá una prueba precisa de la gravedad. Esto ayudará a los astrónomos a diferenciar entre un componente de energía desconocido y varias teorías de gravedad modificadas como explicaciones para la aceleración cósmica.

A la luz de las supernovas

Roman llevará a cabo un estudio adicional para descubrir muchas supernovas distantes de tipo Ia, un tipo especial de estrella en explosión. Estas explosiones alcanzan su punto máximo con un brillo intrínseco similar. Debido a esto, los astrónomos pueden determinar cuan lejos están las supernovas simplemente midiendo su brillo relativo.

Los astrónomos utilizarán a Roman para estudiar la luz de estas supernovas y descubrir a qué velocidad parecen alejarse de nosotros. Al comparar la velocidad a la que se alejan a diferentes distancias, los científicos rastrearán la expansión cósmica a lo largo del tiempo. Esto nos ayudará a comprender mejor si la energía oscura ha cambiado y cómo ha cambiado a lo largo de la historia del Universo.

Euclid y Roman: Un par poderoso

Los sondeos de las dos misiones se superpondrán, con Euclid probablemente observando toda el área que Roman escaneará.

Eso significa que los científicos podrán usar los datos más sensibles y precisos de Roman para aplicar correcciones a los de Euclid y extender las correcciones sobre el área mucho más grande de Euclid.

“La primera mirada de Euclid a la amplia región del cielo que inspeccionará, suministrará información sobre el tipo de ciencia, el análisis y el enfoque de estudio necesarios para la inmersión más profunda de Roman”, dijo Mike Seiffert, científico del proyecto para la contribución de la NASA a Euclid en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.

“Juntos, Euclid y Roman, sumarán mucho más que la suma de sus partes”, dijo Yun Wang, científico investigador sénior de Caltech/IPAC en Pasadena, California, quien ha dirigido grupos científicos de agrupamiento de galaxias tanto para Euclid como para Roman. «Combinar sus observaciones les dará a los astrónomos una mejor idea de lo que realmente está sucediendo en el Universo».

Más sobre las misiones

Tres grupos científicos apoyados por la NASA están contribuyendo a la misión Euclid:

• JPL ha liderado la adquisición y entrega de los detectores NISP, además de diseñar y fabricar la electrónica del chip del sensor del instrumento espectrómetro y fotómetro de infrarrojo cercano (NISP) de Euclid
• En el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA se han realizado las pruebas de los detectores.
• El Centro de Ciencias Euclid de la NASA en IPAC (ENSCI), en Caltech, apoyará las investigaciones basadas en los EE. UU. utilizando datos de Euclid.

Fuente: NASA’s Roman and ESA’s Euclid Will Team Up to Investigate Dark Energy