Después de más de una década de desarrollo, el telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA finalmente se lanzará este fin de semana. Con su campo de visión sin precedentes (100 veces mayor que el del Telescopio Espacial Hubble), Roman garantiza a los astrónomos todo tipo de cosas nuevas sobre nuestro universo, tanto cerca como lejos de casa. ¿Qué aprenderán? Aquí hay 10 de las lecciones cósmicas más emocionantes que podemos esperar.
1. Cortar la tensión cósmica
En cada momento desde el Big Bang, el universo se ha ido haciendo más grande, algo que se insinuó por primera vez cuando el astrónomo Edwin Hubble descubrió que las galaxias circundantes se están alejando rápidamente de la nuestra. A medida que el espacio entre ellas se expande, las galaxias se alejan más, como pasas en una barra de pan que se eleva. Los astrónomos pueden medir la velocidad de esta expansión, a la que llaman constante de Hubble, observando innumerables galaxias y viendo a qué velocidad se alejan de nosotros. Los investigadores también pueden medir la constante de Hubble a través de sus sutiles huellas en la luz más temprana del universo.
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Pero desde hace décadas, estas dos mediciones han arrojado valores divergentes que hasta ahora han resultado imposibles de conciliar. Suponiendo que no se trate de una simple medición errónea, esta llamada tensión de Hubble desafía nuestra imagen básica de la historia del universo. Roman aumentará considerablemente el número de galaxias con velocidades sincronizadas con precisión, lo que tal vez no rompa la tensión pero al menos ayude a aclarar sus orígenes aún oscuros.
2. ¿Está cambiando la energía oscura?
A finales de la década de 1990, los astrónomos se dieron cuenta de que la expansión del universo en realidad se está acelerando a medida que pasa el tiempo, casi como si cada estiramiento sucesivo del espacio entre galaxias también convocara energía adicional que lo hace estirarse aún más. Los físicos llaman a este combustible cósmico inexplicable y que se perpetúa a sí mismo “energía oscura”, y rápidamente se está apoderando del universo: la energía oscura ya supera la influencia gravitacional de toda la materia en el cosmos unas tres veces.
Pero datos recientes de proyectos como el Dark Energy Survey (DES) y el Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) sugieren que esta misteriosa fuente de energía se está desvaneciendo muy lentamente. La revelación de una energía oscura constante e inmutable ya ha sacudido los cimientos de nuestra comprensión cósmica; un descubrimiento aún más inesperado de que la energía oscura está evolucionando con el tiempo podría destruirlos por completo. El amplio catálogo de Roman ayudará a confirmar (o refutar) estos resultados provisionales de otras encuestas.
3. ¿Qué tan grumoso es el universo?
Si eres un verdadero nerd del espacio, habrás oído hablar de la tensión del Hubble. Si eres un nerd que se mantiene al día con las noticias, es posible que incluso sepas que la energía oscura podría estar cambiando. Pero a menos que sea un cosmólogo con tarjeta, probablemente no conozca el “sigma-ocho”.
No importa la jerga: lo que “sigma-ocho” debería significar para usted es que las estructuras cósmicas no parecen tan “grumosas” como deberían ser. Tenemos una buena idea de cómo se formaron estas estructuras (no sólo galaxias sino cúmulos de galaxias) en el universo primitivo y cómo evolucionaron a medida que el cosmos siguió creciendo y enfriándose. Esto se basa no sólo en la energía oscura sino también en la materia oscura, el 85 por ciento inferido de la masa del universo que parece ser el pegamento invisible que mantiene unidos a las galaxias y los cúmulos de galaxias. Pero la influencia de la materia oscura, hasta donde sabemos, debería producir estructuras ligeramente más difusas de lo que observamos. Los astrónomos esperan que la vista panorámica rica en galaxias de Roman ayude también a resolver este misterio cosmológico subestimado.
4. Explosión del catálogo de exoplanetas
La llegada de la investigación de exoplanetas ha remodelado la astronomía, revelando que los planetas alrededor de estrellas son la norma y no la excepción. La forma más exitosa en que los científicos han encontrado y estudiado estos mundos lejanos ha sido observar muy de cerca la luz de una estrella, buscando caídas periódicas en su brillo causadas por un planeta que pasa frente a ella y oscurece parcialmente nuestra vista.
Estos exoplanetas “en tránsito” constituyen la mayoría de nuestros catálogos, que ahora incluyen más de 6.300 mundos en total. Los astrónomos esperan encontrar hasta 100.000 exoplanetas adicionales en tránsito con Roman cuando el telescopio estudie el bulbo galáctico repleto de estrellas de la Vía Láctea. Ese impulso masivo permitirá una comprensión estadística más profunda de cómo se forman y evolucionan los sistemas planetarios, y si el nuestro es común o raro.
5. Nuevos mundos extraños
La técnica del tránsito revela principalmente planetas grandes que están lo suficientemente cerca de su estrella como para bloquear gran parte de su luz de nuestra vista, pero estos son sólo una pequeña fracción de lo que probablemente haya ahí fuera.
La ciencia de exoplanetas más impactante de Roman puede provenir de una técnica de detección completamente diferente llamada microlente, que puede buscar planetas pequeños a separaciones más amplias de sus estrellas. Esto implica buscar no tránsitos sombríos sino destellos transitorios de brillo estelar. Cuando una estrella que se desplaza por el espacio por casualidad pasa a través de una estrella de fondo mucho más distante, como se ve desde nuestro sistema solar, la gravedad de la estrella “en primer plano” dobla y distorsiona la luz de la estrella más distante. Y si la estrella en primer plano tiene planetas, pueden agregar su propia distorsión a la mezcla. La vista de Roman es tan aguda que puede discernir estas pequeñas señales; su estudio de microlente debería revelar aproximadamente 1.000 exoplanetas que de otro modo nunca hubiéramos visto y, por separado, el telescopio también tomará instantáneas de algunos exoplanetas.
6. ¿Qué deambula por la Vía Láctea?
Los estudios romanos con microlentes también encontrarán más que exoplanetas. Si un pequeño agujero negro, una estrella de neutrones o incluso un planeta rebelde que navega por el vacío pasa frente a una estrella de fondo, el resultado será otro destello de luz de diagnóstico. Estos eventos de microlente son extremadamente raros, pero debido a que Roman estará monitoreando franjas de cielo tan gigantescas, es probable que algunas lleguen a sus detectores. Encontrar cuántos lo hacen ayudará a los teóricos a estimar el número total de nómadas errantes en nuestra galaxia.
7. Astronomía en armonía
Uno de los momentos astrofísicos más emocionantes de la historia científica ocurrió el 17 de agosto de 2017. Primero, los detectores de ondas gravitacionales capturaron una leve oscilación del espacio-tiempo que emanaba de la dirección general de la constelación de Hidra, lo que indicaba que estaba en marcha una fusión cataclísmica que involucraba agujeros negros o estrellas de neutrones. Segundos más tarde, dos telescopios espaciales captaron una explosión de rayos gamma de la misma región del cielo, señalando la fuente en una galaxia a unos 140 millones de años luz de la Tierra. Rápidamente se acumularon más observatorios terrestres y espaciales y pasaron los días siguientes trazando el resplandor de este cataclismo, que resultó ser una “kilonova” producida por la colisión de dos estrellas de neutrones.
Incluso hoy, casi una década después, este sigue siendo el acontecimiento cumbre de la “astronomía multimensajero”, un poderoso enfoque interdisciplinario en el que los telescopios tradicionales unen fuerzas con detectores de ondas gravitacionales y neutrinos para estudiar los acontecimientos cósmicos desde todos los ángulos. Pero el ojo expansivo de Roman ofrece una de las mejores oportunidades que tienen los astrónomos para encontrar más, identificando resplandores para guiar rápidamente las observaciones de seguimiento desde otras instalaciones.
8. ¿La materia oscura se presenta en grupos?
Las estrellas de la Vía Láctea se mueven demasiado rápido, aceleradas por la gravedad adicional de la materia oscura invisible que baña la galaxia. Pero cuando se trata de si esa nube de materia oscura tiene grupos significativos, no estamos seguros. Descubrirlo nos diría mucho sobre cómo funciona esta misteriosa sustancia. Roman hará el mejor mapa de materia oscura de nuestro propio patio galáctico, rastreando corrientes de estrellas en la periferia de la Vía Láctea para comprobar si algún grupo invisible las desvía ligeramente de su curso.
9. Escaneo en busca de terremotos estelares
Al igual que la Tierra, el sol a veces retumba y tiembla, revelando características internas ocultas. Pero los científicos no tienen sensores sísmicos debajo de la superficie de plasma en ebullición de nuestra estrella, por lo que saben poco sobre cómo surgen esas oscilaciones. Además, el sol es la única estrella que podemos observar tan de cerca y parece estar relativamente tranquila en comparación con las que monitoreamos de manera más cruda desde lejos. Roman será de gran ayuda para la “asterosismología”: al recopilar imágenes más nítidas de tantas estrellas, brindará a los científicos una visión mucho más amplia de cómo ocurren los “terremotos estelares” en toda la Vía Láctea.
10. ¡Lo descubriremos!
Según Julie McEnery, científica principal del proyecto de Roman, la ciencia más apasionante que surja del telescopio probablemente será algo en lo que nadie haya pensado siquiera. “La historia nos dice que dentro de cualquier telescopio nuevo, las cosas más emocionantes son las sorpresas: las cosas que no sabías buscar”, dice. “Y eso será cierto con Roman”.
La avalancha de datos del telescopio, afirma, garantiza que los próximos años estarán llenos de descubrimientos con los que ahora apenas podemos soñar. “No sabemos todas las cosas que vamos a encontrar”, dice McEnery.