La versione del telescopio spaziale romano del campo profondo di Hubble coprirà un'area del cielo 100 volte più grande
Ricorda il Hubble Deep Field ? E il suo successore il Campo ultra profondo di Hubble ? Sicuramente lo facciamo qui a Universe Today. Come potremmo dimenticarli?
Bene, proprio come il telescopio spaziale Hubble ha dei successori, anche due delle sue immagini più famose. E quei successori verranno da uno dei successori di Hubble, il telescopio spaziale romano della NASA.
Hubble Deep Field e Ultra Deep Field hanno mostrato a una generazione di persone quanto sia espansivo e meraviglioso l'Universo. Hanno dimostrato che anche le parti di cielo dall'aspetto vuoto sono, in effetti, piene di galassie. Tutte le dimensioni, forme ed età delle galassie.
E il telescopio spaziale romano, chiamato anche il Telescopio spaziale romano Nancy Grace -(e precedentemente chiamato WFIRST), supererà quelle immagini con immagini proprie. E potrebbero essere equivalenti a 100 Hubble Ultra-Deep Fields contemporaneamente. La mente è esplosa, come dicono i bambini.
Questa è la versione originale della NASA dell'Hubble Ultra Deep Field. Tra tutte le galassie nell'immagine ci sono circa 10.000 delle galassie più lontane. Sono i più piccoli, i più rossi e sono esistiti non molto tempo dopo il Big Bang. Credito immagine: dalla NASA e dall'Agenzia spaziale europea. A cura di Noodle snacks – http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2004/07/image/a/warn/, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid =5276968
Il lancio del telescopio spaziale romano è previsto per il 2025 con una missione di cinque anni. Effettuerà ricerche all'avanguardia su alcune delle domande avvincenti che circondano la cosmologia e gli esopianeti. Per fare ciò, ha un serio potere di osservazione.
Il suo specchio principale ha un diametro di 2,4 m (7 piedi e 10 pollici), la stessa dimensione di quello di Hubble. Ma il primo nome di lavoro del telescopio romano era WFIRST, che sta per Wide-Field Infrared Survey Telescope. La parte Wide-Field del suo nome significa che può visualizzare un'area del cielo molto più ampia di quanto possa fare Hubble. Fino a 100 volte più largo o più.
Osservare il tempo con il romano sarà molto ambito. Gran parte di quel tempo sarà occupato da ampi rilievi che coprono ampie aree del cielo. Ma parte del tempo è in palio e sarà messo a disposizione di chi mette insieme una grande proposta di osservazione. Secondo alcuni nella comunità astronomica, un'osservazione Roman Ultra Deep Field come l'Hubble Ultra Deep Field dovrebbe essere una priorità e potrebbe fornire molti vantaggi.
Un'illustrazione di come sarebbe il campo ultra profondo romano rispetto a quello di Hubble. Credito immagine: NASA, ESA e A. Koekemoer (STScI)
Riconoscimento: Digital Sky Survey
Anton Koekemoer è un astrofisico ricercatore con il telescopio spaziale Hubble presso lo Space Telescope Science Institute. Ha presentato l'idea di un campo ultraprofondo romano al 237° meeting dell'American Astronomical Society. La sua idea ha attualmente il supporto di astronomi di oltre 30 istituzioni.
In un comunicato stampa , Koekemoer si è espresso a favore del progetto. “Come concetto di scienza della comunità, potrebbero esserci entusiasmanti ritorni scientifici dalle osservazioni del campo ultra-profondo di Roman. Vorremmo coinvolgere la comunità astronomica per pensare ai modi in cui potrebbero sfruttare le capacità di Roman', ha affermato.
Questa è un'immagine della galassia di Andromeda. Proviene da uno dei più grandi programmi Hubble mai realizzati, il programma Pancromatico Hubble Andromeda Treasury. Per ottenerlo, gli astronomi hanno preso 400 punti distinti con Hubble (quadrato blu) e li hanno collegati per costruire un mosaico ad ampio campo. L'immagine è ora il gold standard per comprendere la composizione dettagliata delle galassie come la Via Lattea. Il contorno rosso mostra l'enorme impronta romana sovrapposta a questo mosaico di Hubble. Basterebbero solo due puntamenti romani per coprire l'intera regione esplorata da Hubble in questo mosaico alla stessa profondità e nitidezza dell'immagine. Credito immagine: NASA e STScI
Hubble ha impiegato circa cento ore del suo ambito tempo di osservazione per raccogliere il suo Ultra Deep Field. Il telescopio spaziale romano impiegherebbe circa la stessa quantità di tempo per raccogliere un'immagine simile. Ma mentre l'immagine di Hubble conteneva migliaia di galassie, il telescopio romano ne conterrebbe milioni. Chi può prevedere esattamente quale nuova scienza e scoperte deriverebbero dallo sforzo?
In quei milioni di galassie ci sarebbero alcune delle più antiche mai riprese. Mentre l'immagine profonda di Hubble conteneva solo una manciata di quegli obiettivi sfuggenti, l'immagine profonda di Roman potrebbe contenerne centinaia, forse anche migliaia. Sarebbe un enorme impulso per il nostro studio dell'Universo primordiale. Potrebbe consentire agli astronomi di studiare come sono raggruppate quelle antiche galassie, quanti anni hanno e come si sono formate le loro stelle.
Questo video ingrandito inizia con l'Hubble Ultra Deep Field e si riduce per mostrare il campo visivo del telescopio spaziale romano.
Non solo, ma il telescopio romano funzionerebbe insieme ad altri potenti telescopi, che possono solo fornire un'ulteriore spinta alla nostra comprensione.
'Roman produrrebbe anche potenti sinergie con i telescopi attuali e futuri a terra e nello spazio, compresi quelli della NASA Telescopio spaziale James Webb e altri', ha detto Koekemoer.
Man mano che i telescopi diventano sempre più potenti, generano quantità maggiori di dati dettagliati. Ma tutti questi dati devono essere gestiti correttamente e ce ne sono semplicemente troppi perché gli astronomi possano gestirli da soli. Il telescopio spaziale romano genererà un'enorme quantità di dati e gli scienziati stanno sviluppando modi per gestirli.
La maggior parte di ciò si concentra sull'apprendimento automatico e sull'intelligenza artificiale.
Quando un altro telescopio super potente, l'Osservatorio Vera C. Rubin, entrerà in funzione quest'anno, genererà una quantità quasi schiacciante di dati osservativi. La comunità scientifica si è preparata per quel massiccio flusso di dati con anni di anticipo. L'Osservatorio Rubin dispone di infrastrutture specializzate per gestire tutto. La Northwestern University ha persino implementato un nuovo programma per educare giovani data scientist emergenti ad affrontarlo.
Un'illustrazione del telescopio spaziale romano Nancy Grace. Credito immagine: NASA
Il telescopio spaziale romano si baserà su capacità di gestione dei dati simili. Farà affidamento sull'apprendimento automatico per elaborare l'enorme database che crea. Quando ogni immagine può contenere informazioni su milioni di singole galassie, avremo bisogno di una potenza di calcolo d'élite per dare un senso a tutto.
'Il potenziale di scoperta consentito dagli enormi set di dati della missione romana potrebbe portare a scoperte nella nostra comprensione dell'universo, oltre ciò che potremmo attualmente immaginare'.
Anton Koekemoer, astrofisico ricercatore, Hubble Space Telescope/Space Telescope Science Institute.
Ma ovviamente tutti quei dati non sono solo un lavoro ingrato: sono un'opportunità senza precedenti. 'Potresti esplorare domande completamente nuove che in precedenza non potevi affrontare', ha affermato Koekemoer.
Il flusso di dati probabilmente genererà anche alcune nuove domande che nessuno si aspettava. 'Il potenziale di scoperta consentito dagli enormi set di dati della missione romana potrebbe portare a scoperte nella nostra comprensione dell'universo, oltre ciò che potremmo attualmente immaginare', ha aggiunto Koekemoer. 'Questa potrebbe essere l'eredità duratura di Roman per la comunità scientifica: non solo nel rispondere alle domande scientifiche che pensiamo di poter affrontare, ma anche a nuove domande a cui dobbiamo ancora pensare'.
Le affermazioni sul potere di osservazione dei romani potrebbero essere in realtà sottostimate. In effetti, il romano è come una combinazione del telescopio spaziale Hubble e del Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Non può fare tutto ciò che fa Hubble, in particolare quando si tratta di osservazioni UV. Ma per molti dei programmi di osservazione che intraprenderà, il Roman è letteralmente centinaia di volte più potente dell'Hubble. Ed è il suo enorme campo visivo che lo mette in combutta con l'SDSS.
Anche la sinergia con altri osservatori non può essere sopravvalutata. Alcune galassie molto rare saranno contenute negli enormi set di dati di Roman. Una volta identificati, possono essere esaminati più da vicino con il James Webb Space Telescope e la sua potente spettroscopia e capacità IR.
Il Telescopio Spaziale Romano testerà anche alcune delle nostre simulazioni più potenti e dettagliate dell'Universo. Astronomi e cosmologi hanno utilizzato i supercomputer per creare simulazioni dell'Universo che si sviluppa nel tempo. Queste simulazioni basate sui dati mostrano che tra circa 800 milioni e 1 miliardo di anni dopo il Big Bang, le galassie avevano iniziato a raggrupparsi mentre la materia oscura esercitava la sua influenza su di esse. Questo è quando il struttura su larga scala dell'Universo iniziato a prendere forma. I romani potranno osservare un gran numero di galassie di quel periodo e confrontarle con simulazioni.
Lo studio della formazione stellare è un'area di ricerca su cui anche i romani dovrebbero poter fare luce. I cosmologi parlano di “ alba cosmica ' e il ' mezzogiorno cosmico ', che copre un arco di tempo compreso tra circa 500 milioni di anni e 3 miliardi di anni dopo il Big Bang. Durante quel lasso di tempo, le stelle nascevano a un ritmo feroce, molto più veloce che nel nostro tempo attuale. Gli scienziati pensano anche che i buchi neri supermassicci (SMBH) fossero più attivi in quel periodo.
Secondo Sangeeta Malhotra del Goddard Space Flight Center della NASA, che è anche co-investigatore delle squadre investigative scientifiche romane, l'ampio campo visivo di Roman sarà un enorme impulso allo studio di queste epoche.
“Dato che il campo visivo di Roman è così ampio, cambierà le regole del gioco. Saremmo in grado di campionare non solo un ambiente in un campo visivo ristretto, ma invece una varietà di ambienti catturati dalla vista ad occhi aperti di Roman. Questo ci darà un'idea migliore di dove e quando stava avvenendo la formazione stellare'. disse Malhotra.
Lo specchio primario del romano è realizzato dalla società L3Harris. In questa immagine, Bonnie Patterson di L3Harris sta con lo specchio primario completato per il telescopio spaziale romano Nancy Grace (credito fotografico: L3Harris)
I tassi di formazione stellare in diverse regioni contengono molte informazioni per gli astronomi, e questa è un'altra area in cui i romani eccelleranno. 'Gli esperti di popolazione potrebbero chiedere, quali differenze ci sono tra le persone che vivono nelle grandi città, rispetto a quelle nei sobborghi, o aree rurali? Allo stesso modo, come possiamo chiedere agli astronomi, le galassie più attive che formano stelle vivono in regioni molto raggruppate, o solo ai bordi degli ammassi, o vivono isolate? ha detto Malhotra.
Il telescopio spaziale romano darà anche impulso alla ricerca sugli esopianeti. È potente coronografo consentirà di visualizzare esopianeti giganti e di darci alcune viste ad alta risoluzione senza precedenti. Sarà in grado di esaminare i dischi protoplanetari allo stesso modo e ci aiuterà a capire se esistono altri Sistemi Solari come il nostro e quanto sono comuni o rari.
Il romano si unirà al JWST come i nostri principali telescopi spaziali. Fa anche parte di un intero gruppo di telescopi e osservatori che entreranno in funzione nei prossimi anni e che insieme promettono di far progredire l'astronomia in modi di cui non possiamo ancora essere sicuri. Questo gruppo include i Telescopio Magellano Gigante , il Telescopio da trenta metri , il Telescopio europeo estremamente grande , e altri.
Il telescopio spaziale romano è impostato per far progredire la nostra comprensione dell'Universo lungo molti percorsi dettagliati e guidati dalla ricerca. Questo è importante ed eccitante. Ma per molte persone, sono le immagini Ultra Deep Field che potrebbero essere le più avvincenti. Immagini del genere possono diventare parte della nostra narrativa sociale e possono influenzare il modo in cui anche i non scienziati pensano alla Terra, all'umanità e all'Universo. Basta guardare l'effetto che le immagini di Hubble hanno avuto su un'intera generazione di persone.
In qualche modo, queste immagini profonde e ampie del cosmo possono essere più importanti di tutti i progressi puramente scientifici.
Il lancio del telescopio spaziale romano Nancy Grace è previsto per il 2025, se tutto va bene. Dopo il lancio, verrà posizionato in un'orbita di alone nel punto L2 Sole-Terra. Passerà lì cinque anni, forse di più, osservando sia in ottica che nel vicino infrarosso.
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