Bagaimana Teleskop Luar Angkasa Romawi NASA Akan Membalikkan Alam Semesta

Simulasi baru menunjukkan caranya[{” attribute=””>NASA’s Nancy Grace Roman Space Telescope will turn back the cosmic clock, unveiling the evolving universe in ways that have never been possible before when it launches by May 2027. With its ability to rapidly image enormous swaths of space, Roman will help us understand how the universe transformed from a primordial sea of charged particles to the intricate network of vast cosmic structures we see today.

“The Hubble and James Webb Space Telescopes are optimized for studying astronomical objects in-depth and up close, so they’re like looking at the universe through pinholes,” said Aaron Yung, a postdoctoral fellow at NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, who led the study. “To solve cosmic mysteries on the biggest scales, we need a space telescope that can provide a far larger view. That’s exactly what Roman is designed to do.”

Combining Roman’s large view with Hubble’s broader wavelength coverage and Webb’s more detailed observations will offer a more comprehensive view of the universe.

Dalam tampilan simulasi alam semesta yang dalam ini, setiap titik mewakili sebuah galaksi. Tiga kotak kecil menunjukkan bidang pandang Hubble, masing-masing mengungkapkan wilayah berbeda dari alam semesta buatan. Roman akan dapat dengan cepat memindai area seluas seluruh gambar yang diperbesar, yang akan memberi kita gambaran sekilas tentang struktur terbesar di alam semesta. Kredit gambar: Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA dan A. Muda

Simulasi mencakup petak langit berukuran dua derajat persegi, yaitu sekitar 10 kali ukuran bulan purnama, yang berisi lebih dari 5 juta galaksi. Ini didasarkan pada model pembentukan galaksi yang teruji dengan baik dan mewakili pemahaman kita saat ini tentang cara kerja alam semesta. Menggunakan teknologi yang sangat efisien, tim dapat mensimulasikan puluhan juta galaksi dalam waktu kurang dari sehari — sesuatu yang akan memakan waktu bertahun-tahun jika menggunakan metode konvensional. Ketika Roman meluncurkan dan mulai memberikan data nyata, para ilmuwan dapat membandingkannya dengan serangkaian simulasi ini, dan menguji model mereka. Ini akan membantu mengungkap fisika pembentukan galaksi, materi gelap – zat misterius yang hanya diamati melalui efek gravitasi – dan banyak lagi.

Sebuah makalah yang menjelaskan hasil telah diterbitkan di Pemberitahuan Bulanan dari Royal Astronomical Society pada Desember 2022.

Web Kosmik Terungkap

Galaksi dan gugusan galaksi bersinar dalam gumpalan di sepanjang filamen materi gelap yang tak terlihat dalam permadani seukuran alam semesta yang terlihat. Dengan pandangan yang cukup luas dari permadani ini, kita dapat melihat bahwa struktur alam semesta berskala besar seperti jaring, dengan filamen yang membentang ratusan juta tahun cahaya. Galaksi terutama ditemukan di persimpangan filamen, dengan “kekosongan kosmik” yang luas di antara semua filamen terang.

Seperti inilah rupa alam semesta sekarang. Tetapi jika kita dapat mengembalikan alam semesta ke masa lalu, kita akan melihat sesuatu yang sama sekali berbeda.

Gambar ini, yang berisi jutaan simulasi galaksi yang tersebar di ruang dan waktu, menunjukkan wilayah yang dapat ditangkap oleh Hubble (putih) dan Romawi (kuning) dalam satu bidikan. Butuh Hubble sekitar 85 tahun untuk memetakan seluruh wilayah yang ditunjukkan pada gambar pada kedalaman yang sama, tetapi Roman dapat melakukannya hanya dalam 63 hari. Penglihatan Roman yang lebih besar dan kecepatan pemindaian yang cepat akan mengungkap alam semesta yang berkembang dengan cara yang belum pernah ada sebelumnya. Kredit gambar: Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA dan A. Muda

Alih-alih bintang-bintang raksasa bercahaya yang tersebar di seluruh galaksi yang jaraknya lebih jauh, kita akan menemukan diri kita tenggelam dalam lautan[{” attribute=””>plasma (charged particles). This primordial soup was almost completely uniform, but thankfully for us, there were tiny knots. Since those clumps were slightly denser than their surroundings, they had slightly larger gravitational pull.

Over hundreds of millions of years, the clumps drew in more and more material. They grew large enough to form stars, which were gravitationally drawn toward the dark matter that forms the invisible backbone of the universe. Galaxies were born and continued to evolve, and eventually, planetary systems like our own emerged.

Dalam tampilan samping alam semesta yang disimulasikan ini, setiap titik mewakili sebuah galaksi yang ukuran dan kecerahannya sesuai dengan massanya. Slide dari era yang berbeda menunjukkan bagaimana orang Romawi memandang alam semesta sepanjang sejarah kosmik. Para astronom akan menggunakan pengamatan semacam itu untuk menyatukan bagaimana evolusi kosmik menghasilkan struktur seperti jaring yang kita lihat sekarang. Kredit gambar: Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA dan A. Muda

Pandangan panorama Roman akan membantu kita melihat seperti apa alam semesta dalam fase yang berbeda dan mengisi banyak celah dalam pemahaman kita. Misalnya, sementara para astronom telah mendeteksi “halo” materi gelap yang mengelilingi galaksi, mereka tidak yakin bagaimana terbentuknya. Dengan melihat bagaimana pelensaan gravitasi yang disebabkan oleh materi gelap mendistorsi tampilan objek yang jauh, Roman akan membantu kita melihat bagaimana halo berevolusi melalui waktu kosmik.

“Simulasi seperti ini akan sangat penting dalam menghubungkan survei galaksi besar yang belum pernah terjadi sebelumnya dari zaman Romawi ke perancah tak terlihat dari materi gelap yang menentukan distribusi galaksi tersebut,” kata Sangeeta Malhotra, astrofisikawan di Goddard dan salah satu penulis makalah.

Lihat gambar yang lebih besar

Mempelajari struktur kosmik yang begitu luas dengan teleskop ruang angkasa lainnya tidaklah praktis karena diperlukan pengamatan selama ratusan tahun untuk mengumpulkan cukup banyak gambar untuk melihatnya.

“Roman akan memiliki kemampuan unik untuk menyamai kedalaman Hubble Ultra Deep Field, tetapi mencakup lebih banyak area langit daripada survei luas seperti Pindai Lilinkata Young. “Pandangan lengkap tentang alam semesta awal ini akan membantu kita memahami seberapa representatif snapshot Hubble dan Webb seperti apa pada saat itu.”

Roman Wide View juga akan berfungsi sebagai peta jalan yang dapat digunakan Hubble dan Webb untuk memperbesar area yang diminati.

Teleskop Luar Angkasa Rumania adalah observatorium NASA yang dirancang untuk mengungkap misteri energi gelap dan materi gelap, mencari dan mencitrakan planet ekstrasurya, dan menjelajahi banyak topik dalam astrofisika inframerah. Kredit: NASA

Survei langit komprehensif Roman akan mampu memetakan alam semesta seribu kali lebih cepat daripada teleskop Hubble. Ini dimungkinkan karena struktur observatorium yang kaku, kecepatan rotasi yang cepat, dan bidang pandang teleskop yang besar. Roman akan dengan cepat berpindah dari satu tujuan kosmik ke tujuan lainnya. Setelah target baru diperoleh, getaran akan segera stabil karena struktur yang berpotensi berosilasi seperti panel surya akan tetap berada di tempatnya.

“Roman akan mengambil sekitar 100.000 gambar setiap tahun,” kata Jeffrey Crook, astrofisikawan di Goddard. “Mengingat bidang pandang Romawi yang lebih besar, akan membutuhkan waktu lebih lama dari masa hidup kita bahkan untuk teleskop yang kuat seperti Hubble atau Webb untuk menutupi langit sebanyak mungkin.”

Dengan memberikan pandangan yang sangat jelas tentang ekosistem kosmik dan berkolaborasi dengan observatorium seperti Hubble dan Webb, Roman akan membantu kita memecahkan beberapa misteri astrofisika yang paling mendalam.

Referensi: “Prediksi Semi-Analitik Romawi – Awal Era Baru Survei Mendalam Galaksi” oleh LY Aaron Yung, Rachel S Somerville, Steven L Finkelstein, Peter Behroozi, Romeel Davé, Henry C Ferguson, Jonathan P Gardner, Gergo Popping , Sangeeta Malhotra, Casey Babovich, James E. Rhodes, Michaela P. Bagley, Michaela Hirschman dan Anton M Cockeymore, 8 Desember 2020, Tersedia Di Sini. Pemberitahuan Bulanan dari Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stac3595

Di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA, dia mengawasi Teleskop Antariksa Romawi Nancy Grace bekerja sama dengan Laboratorium Propulsi Jet NASA dan Caltech/IPAC di California Selatan, serta Institut Sains Teleskop Luar Angkasa di Baltimore. Tim ilmuwan yang beragam dari berbagai lembaga penelitian membentuk inti dari tim ilmiah proyek. Proyek ini didukung oleh mitra industri utama, termasuk Ball Aerospace and Technologies of Boulder, Colorado, L3Harris Technologies of Melbourne, Florida, dan Teledyne Scientific & Imaging of Thousand Oaks, California.