Telescopio Roman estudiará las luces titilantes de la Vía Láctea

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El telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA proporcionará una de las vistas más profundas del corazón de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Su misión monitoreará cientos de millones de estrellas en busca de reveladores destellos que delaten la presencia de planetas, estrellas distantes, pequeños objetos helados que rondan las afueras de nuestro sistema solar, agujeros negros aislados y otros objetos astronómicos. Roman probablemente establecerá un nuevo récord para el exoplaneta más lejano conocido, ofreciendo un vistazo de un vecindario diferente de la galaxia que podría ser el hogar de mundos nada parecidos a los más de 5.500 que se conocen actualmente.

El monitoreo del cielo a largo plazo de Roman, que permitirá estos resultados, representa una ayuda para lo que los científicos llaman astronomía de fenómenos transitorios, la cual estudia cómo cambia el universo con el tiempo. Roman se unirá a una creciente flota internacional de observatorios que trabajan en colaboración para captar estos cambios a medida que se desarrollan. El Sondeo espaciotemporal del bulbo galáctico que llevará a cabo Roman se centrará en la Vía Láctea, utilizando la visión infrarroja del telescopio para ver a través de nubes de polvo que pueden bloquear nuestra vista de la superpoblada región central de nuestra galaxia.

“Roman será una máquina de descubrimientos increíble, combinando una amplia mirada al espacio con una aguda visión”, dijo Julie McEnery, científica sénior del proyecto de Roman en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. “Sus sondeos espaciotemporales arrojarán un tesoro de nueva información sobre el cosmos”.

Cuando el telescopio Roman sea lanzado, lo que está previsto para mayo de 2027, esta misión recorrerá el centro de la Vía Láctea en busca de fenómenos de microlente, los cuales ocurren cuando un objeto como una estrella o un planeta se alinea casi perfectamente con una estrella con la cual no guarda ninguna relación y que aparece en el fondo desde nuestro punto de vista. Debido a que cualquier cosa que tenga masa deforma el tejido del espacio-tiempo, la luz de la estrella lejana se curva alrededor del objeto más cercano a medida que pasa cerca de este. Por lo tanto, el objeto más cercano actúa como una lupa natural, produciendo un “pico”, o intensificación, temporal en el brillo de la luz de la estrella del fondo. Esa señal permite a los astrónomos saber que hay un objeto que interviene, incluso si no pueden verlo directamente.

En los planes actuales, el sondeo requiere tomar una imagen cada 15 minutos las 24 horas del día durante unos dos meses. Los astrónomos repetirán este proceso seis veces durante la misión principal de cinco años de Roman para un total combinado de más de un año de observaciones.

“Esta será una de las exposiciones del cielo más largas jamás tomadas”, dijo Scott Gaudi, profesor de astronomía en la Universidad Estatal de Ohio en Columbus, cuya investigación está ayudando a orientar la estrategia de exploración de Roman. “Y cubrirá un territorio en gran parte inexplorado en lo que respecta a los planetas”.

Los astrónomos esperan que el sondeo revele más de mil planetas que orbitan lejos de sus estrellas anfitrionas y en sistemas situados más lejos de la Tierra de lo que cualquier misión anterior haya detectado. Eso incluye algunos que podrían estar dentro de la zona habitable —el rango de distancias orbitales donde puede existir agua líquida en la superficie— de su estrella anfitriona, y mundos que pesan tan poco como unas cuantas veces la masa de la Luna.

Roman incluso puede detectar mundos “interestelares” que no orbitan ninguna estrella, mediante el uso de microlentes gravitacionales. Esos náufragos cósmicos podrían haberse formado de forma aislada o haber sido expulsados de sus sistemas planetarios de origen. Su estudio ofrece pistas sobre cómo se forman y evolucionan los sistemas planetarios.

Las observaciones de Roman con microlentes gravitacionales también ayudarán a los astrónomos a explorar de qué manera los planetas comunes orbitan alrededor de diferentes tipos de estrellas, incluyendo los sistemas binarios. La misión hará una estimación de cuántos mundos con dos estrellas anfitrionas se encuentran en nuestra galaxia mediante la identificación de planetas reales parecidos al “Tatooine” de “La guerra de las galaxias”, basándose en el trabajo iniciado por el telescopio espacial Kepler de la NASA y el Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS, por sus siglas en inglés).

Algunos de los objetos que identificará el sondeo existen en una zona cósmica gris. Conocidos como enanas marrones, son demasiado masivos para ser caracterizados como planetas, pero no lo suficientemente masivos como para encenderse en combustión como las estrellas. Su estudio permitirá a los astrónomos explorar el límite entre la formación de planetas y la de estrellas.

También se espera que Roman detecte más de mil estrellas de neutrones y cientos de agujeros negros de masa estelar. Estos pesos pesados se forman después de que una estrella masiva agota su combustible y colapsa. Los agujeros negros son casi imposibles de encontrar cuando no tienen un compañero visible que dé señales de su presencia, pero Roman podrá detectarlos incluso si no están acompañados porque la microlente depende solo de la gravedad de un objeto. La misión también buscará estrellas de neutrones aisladas, que son los núcleos sobrantes de estrellas que no fueron lo suficientemente masivas como para convertirse en agujeros negros.

Los astrónomos utilizarán Roman para encontrar miles de objetos del cinturón de Kuiper, los cuales son cuerpos helados en su mayoría dispersos más allá de Neptuno. El telescopio detectará algunos tan pequeños como de unos 10 kilómetros (seis millas de diámetro, o alrededor del uno por ciento del diámetro de Plutón), unas veces viéndolos directamente a partir del reflejo de la luz solar y otras, mientras bloquean la luz de las estrellas del fondo.

Un tipo similar de juego de sombras revelará 100.000 planetas en tránsito entre la Tierra y el centro de la galaxia. Estos mundos pasan frente a su estrella anfitriona mientras hacen su órbita y atenúan temporalmente la luz que recibimos de la estrella. Este método revelará planetas que orbitan mucho más cerca de sus estrellas anfitrionas de lo que revela la microlente, y probablemente algunos que se encuentran en la zona habitable.

Los científicos también realizarán estudios de sismología estelar en un millón de estrellas gigantes. Esto requerirá analizar los cambios en su brillo causados por las ondas sonoras que hacen eco a través del interior gaseoso de una estrella con el fin de conocer su estructura, edad y otras propiedades.

Todos estos y más descubrimientos científicos provendrán del Sondeo espaciotemporal del bulbo galáctico que Roman realice, el cual representará menos de una cuarta parte del tiempo de observación en la misión principal de cinco años de este telescopio. Su amplia visión del espacio permitirá a los astrónomos llevar a cabo muchos de estos estudios de maneras que nunca antes habían sido posibles, dándonos una nueva visión de un universo en constante cambio.

El telescopio espacial Nancy Grace Roman es administrado desde el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, con la participación del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA y Caltech/IPAC en el sur de California, el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore y un equipo científico integrado por científicos de diversas instituciones de investigación. Los principales socios de la industria son Ball Aerospace and Technologies Corporation en Boulder, Colorado; L3Harris Technologies en Melbourne, Florida; y Teledyne Scientific & Imaging en Thousand Oaks, California.

Por Ashley Balzer

Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, Greenbelt, Maryland