Quando verrà lanciato a metà degli anni '20, Il telescopio spaziale romano Nancy Grace della NASA creerà enormi immagini panoramiche dello spazio con dettagli senza precedenti. L'ampio campo visivo della missione consentirà agli scienziati di condurre ampie indagini cosmiche, fornendo una grande quantità di nuove informazioni sull'universo.

Il sistema terrestre della missione romana, che metterà i dati del veicolo spaziale a disposizione degli scienziati e del pubblico, ha appena completato con successo la revisione del progetto preliminare. Il piano per le operazioni scientifiche ha soddisfatto tutto il progetto, orario, e requisiti di budget, e passeremo ora alla fase successiva:la costruzione del sistema dati di nuova concezione.

"Questa è una pietra miliare entusiasmante per la missione, "ha detto Ken Carpenter, lo scienziato del progetto del sistema terrestre romano presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. "Siamo sulla buona strada per completare il sistema di dati in tempo per il lancio, e attendiamo con impazienza la scienza rivoluzionaria che consentirà".

Roman avrà la stessa risoluzione del telescopio spaziale Hubble ma catturerà un campo visivo quasi 100 volte più grande. Gli scienziati si aspettano che il veicolo spaziale raccolga più dati di qualsiasi altra missioni astrofisiche della NASA.

Utilizzando le osservazioni di Hubble, gli astronomi hanno rivoluzionato la nostra visione dell'universo e scatenato una marea di scoperte. Hubble ha raccolto 172 terabyte di dati dal suo lancio nel 1990. Se tutti questi dati fossero stampati come testo e le pagine fossero sovrapposte, lo stack raggiungerebbe circa 5, 000 miglia (8, 000 chilometri) di altezza. È abbastanza lontano da raggiungere circa 15 volte più in alto dell'orbita di Hubble, o circa il 2% della distanza dalla Luna.

Roman raccoglierà dati circa 500 volte più velocemente di Hubble, sommando fino a 20, 000 terabyte (20 petabyte) nel corso della sua missione primaria di cinque anni. Se questi dati sono stati stampati, la pila di carte avrebbe raggiunto un'altezza di 330 miglia (530 chilometri) dopo un solo giorno. Alla fine della missione primaria di Roman, lo stack si estenderebbe ben oltre la Luna. Tesori cosmici incalcolabili saranno portati alla luce dalle ricche osservazioni di Roman.

Un volume così vasto di informazioni richiederà alla NASA di fare affidamento su nuove tecniche di elaborazione e archiviazione. Gli scienziati accederanno e analizzeranno i dati di Roman utilizzando servizi remoti basati su cloud e strumenti più sofisticati rispetto a quelli utilizzati dalle missioni precedenti.

Tutti i dati di Roman saranno disponibili pubblicamente entro pochi giorni dalle osservazioni, una novità per una missione di punta dell'astrofisica della NASA. Questo è significativo perché le immagini colossali di Roman spesso contengono molto più del principale obiettivo di osservazione.

Poiché gli scienziati di tutto il mondo avranno un rapido accesso ai dati, potranno scoprire rapidamente fenomeni di breve durata, come le esplosioni di supernova. Il rilevamento rapido di questi fenomeni consentirà ad altri telescopi di eseguire osservazioni di follow-up.

Individuazione dei pianeti

Una delle aree scientifiche che beneficeranno dei vasti dati della missione è l'indagine sul microlensing. La lente gravitazionale è un effetto osservativo che si verifica perché la presenza di massa deforma il tessuto dello spazio-tempo. L'effetto è estremo intorno a oggetti molto massicci, come buchi neri e intere galassie. Ma anche oggetti relativamente piccoli come stelle e pianeti causano un grado rilevabile di deformazione, chiamato microlente.

Ogni volta che due stelle si allineano strettamente dal nostro punto di vista, la luce della stella più lontana si curva mentre viaggia attraverso lo spazio-tempo deformato attorno alla stella più vicina. La stella più vicina agisce come una lente cosmica naturale, focalizzando e intensificando la luce della stella di sfondo.

Gli scienziati vedono questo come un picco di luminosità. I pianeti in orbita attorno alla stella in primo piano possono anche modificare la luce dell'obiettivo, agendo come le proprie minuscole lenti. Queste piccole firme guidano la progettazione del sondaggio microlensing di Roman.

"Con un numero così grande di stelle e osservazioni frequenti, Il sondaggio di microlenti di Roman vedrà migliaia di eventi planetari, " disse Rachel Akeson, task leader per il Roman Science Support Center presso IPAC/Caltech di Pasadena, California. "Ognuno avrà una firma unica che possiamo usare per determinare la massa del pianeta e la distanza dalla sua stella".

Il sondaggio di microlenti di Roman rileverà anche centinaia di altri oggetti cosmici bizzarri e interessanti. Roman scoprirà pianeti senza stelle che vagano per la galassia come mondi canaglia; nane brune, che sono troppo massicci per essere caratterizzati come pianeti ma non abbastanza massicci per accendersi come stelle; e cadaveri stellari, tra cui stelle di neutroni e buchi neri, che vengono lasciati indietro quando le stelle esauriscono il loro carburante.

Gli eventi di microlensing sono estremamente rari e richiedono ampie osservazioni. Roman monitorerà centinaia di milioni di stelle ogni 15 minuti per mesi alla volta, qualcosa che nessun altro telescopio spaziale può fare, generando un flusso senza precedenti di nuove informazioni.

Guardando oltre la nostra galassia

Mentre il sondaggio sul microlensing guarderà al cuore della nostra galassia, dove le stelle sono più densamente concentrate, Le indagini cosmologiche di Roman scruteranno ben oltre le nostre stelle per studiare centinaia di milioni di altre galassie. Queste osservazioni aiuteranno a chiarire due dei più grandi enigmi cosmici:la materia oscura e l'energia oscura.

La materia visibile rappresenta solo il cinque percento circa del contenuto dell'universo. Quasi il 27 percento dell'universo si presenta sotto forma di materia oscura, che non emette né assorbe luce. La materia oscura è rilevabile solo attraverso i suoi effetti gravitazionali sulla materia visibile.

Roman ci aiuterà a capire di cosa è fatta la materia oscura esplorando la struttura e la distribuzione della materia regolare e della materia oscura nello spazio e nel tempo. Questa indagine può essere eseguita in modo efficace solo utilizzando misurazioni precise di molte galassie.

Il restante 68% circa dell'universo è costituito da energia oscura. Questa misteriosa pressione cosmica sta facendo accelerare l'espansione dell'universo, ma finora non ne sappiamo molto di più.

Roman studierà l'energia oscura attraverso molteplici strategie di osservazione, comprese le indagini di ammassi di galassie e supernove. Gli scienziati creeranno una mappa 3D dell'universo per aiutarci a capire come l'universo è cresciuto nel tempo sotto l'influenza dell'energia oscura.

Dal momento che Roman avrà un campo visivo così ampio, ridurrà drasticamente la quantità di tempo necessaria per raccogliere i dati. Il Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Survey (CANDELS) è uno dei più grandi progetti mai realizzati con Hubble, progettato per studiare lo sviluppo delle galassie nel tempo. Sebbene Hubble abbia impiegato quasi 21 giorni, Roman completerebbe un'indagine simile in meno di mezz'ora—1, 000 volte più veloce di Hubble. Usando il romano, gli scienziati saranno in grado di estendere queste osservazioni in modi che sarebbero poco pratici con altri telescopi.

"Con le sue velocità di rilevamento incredibilmente elevate, Roman osserverà migliaia di pianeti, galassie a milioni, e stelle a miliardi, " ha detto Karoline Gilbert, scienziato di missione per il Roman Science Operations Center presso lo Space Telescope Science Institute di Baltimora. "Questi vasti set di dati ci permetteranno di affrontare i misteri cosmici che suggeriscono una nuova fisica fondamentale".