Con nueve meses de anticipación respecto al calendario previsto y superando intentos durante ambas Administraciones Trump de recortar a la mitad su presupuesto, el telescopio espacial Nancy Grace Roman despegó el domingo por la tarde a bordo de un cohete SpaceX Falcon Heavy lanzado desde Cabo Cañaveral.

Diseñado para complementar los telescopios espaciales James Webb y Hubble existentes de la NASA actuando como un campo de visión angular amplio, tendrá una vida útil de misión entre 5 y 10 años según su combustible.

“No tengo ninguna duda de que Roman se convertirá en un nombre familiar junto a esos grandes instrumentos de descubrimiento”, declaró el administrador de la NASA Jared Isaacman a los periodistas tras el lanzamiento, refiriéndose a Webb y Hubble.

“Siento que estoy al borde de un precipicio, y estamos a punto de dar un paso hacia lo desconocido”, afirmó Julie McEnery, científica senior del proyecto del telescopio Roman, en la rueda de prensa posterior al lanzamiento.

Nombrado en honor a la pionera estadounidense de la astronomía Nancy Grace Roman, este nuevo observatorio de primera categoría dispone de un conjunto diferente de herramientas para una misión distinta.

En lugar de usar visión infrarroja para detectar momentos u objetos de las primeras épocas del universo, o impresionar al público con imágenes de nebulosas, el NGR buscará otro aspecto oculto del espacio: la materia oscura y la energía oscura, material extraño que constituye aproximadamente el 95% de toda la materia en el universo. Y mientras Webb puede mostrarnos las atmósferas de exoplanetas con detalle extremo, Roman será el maestro en encontrarlos, gracias a la inclusión del instrumento “coronógrafo activo” pionero en su tipo.

“La combinación de sensibilidad, resolución angular y velocidad son las claves que diferencian a Roman de todos los demás observatorios que NASA tiene actualmente y tendrá en el futuro”, explica Dominic Benford, Científico del Programa NGRST que supervisa todo el proyecto Roman desde la ciencia, pasando por materiales y colaboraciones.

“Las capacidades únicas que Roman aportará combinan la cobertura de un campo de visión relativamente amplio, con una altísima resolución angular y la sensibilidad que pueden ofrecer los telescopios espaciales, y la capacidad de hacerlo de forma relativamente rápida”, explicó en una entrevista exclusiva a WaL.

Podría rastrear toda la galaxia de la Vía Láctea en aproximadamente un mes, en comparación con el siglo que necesitaría Hubble.

La entrevista con Benford tuvo lugar en 2022 y se reproduce a continuación.

El lado oscuro de las fuerzas

El NGR surgió de la “encuesta decenal” de NASA de 2010, un cuestionario que se realiza a astrónomos y físicos cada 10 años para organizar los objetivos de la agencia espacial en torno a los temas que más interesan a la comunidad científica.

En 2010, y sigue siendo hoy en día e incluso continuará siéndolo, el objetivo principal fue estudiar la energía oscura y la materia oscura, dos fuerzas únicas y polarizadas del universo que no pueden verse.

“La materia oscura representa aproximadamente una cuarta parte del universo y actúa como la materia ordinaria gravitacionalmente, ya que atrae objetos, ayudando a construir estructuras”, explica Benford, doctor en instrumentación infrarroja y en la construcción de telescopios espaciales para observar estrellas y galaxias.

“Ayuda a cohesionar galaxias, acercando galaxias enanas que luego se funden para formar galaxias más grandes y cada vez mayores. Así se observan los efectos de la materia oscura por la rapidez con la que, a lo largo del tiempo cósmico, todas estas galaxias se agrupan para conformar las estructuras más grandes del universo”.

“La energía oscura es aún más difícil de entender”, añade. “Actúa como una fuerza repulsiva. Empuja las cosas hacia afuera. En cierto modo, contrarresta la actividad de la materia oscura. Los grandes estudios necesarios para medir la materia oscura y la energía oscura requieren diversas técnicas diferentes, pero todos exigen grandes conjuntos de datos recogidos de forma uniforme en mucho más cielo y durante mucho más tiempo que cualquier otro telescopio espacial”.

Una forma de estudiar cómo actúan estas dos fuerzas en el universo es medir la posición actual de las galaxias y compararla con su ubicación hace 1.000 millones de años y, posteriormente, hace 3.000 millones de años. Medir las características de los movimientos de las galaxias permite a los científicos dibujar estructuras hipotéticas de materia oscura y energía oscura en un juego de unir puntos, donde las líneas que los conectan son invisibles y la posición de los puntos solo se infiere.

La desaceleración gradual de la expansión del universo tras el Big Bang se atribuye a la atracción gravitacional de la materia oscura que reunió mucha de la materia visible, pero el aumento de la tasa de expansión se cree resultado de la energía oscura que la empuja a alejarse nuevamente.

“Una de las grandes preguntas a largo plazo que Roman pretende responder es cuál ha sido la influencia de la energía oscura a lo largo del tiempo cósmico”, señala el doctor Benford. “Podremos anticipar y extrapolar cuál de estas dos fuerzas dominará realmente el universo: si la energía oscura gana empujando el universo a expandirse cada vez más rápido, o si la materia oscura gana y hace que la expansión disminuya, o si están en equilibrio perfecto”.

Es una cuestión enorme, y Roman es la primera herramienta real que podrá acercarse a responderla.

#EncuentraTuPlaneta

Otra capacidad única de Roman proviene de su homónima.

“En 1959, Nancy Grace Roman escribió un artículo prediciendo que sería posible hacer mediciones directas de la luz reflejada por planetas alrededor de otras estrellas usando lo que ella llamó un filo de navaja para bloquear la luz de la estrella y dejar pasar la luz del planeta”, comenta Benford.

Cuando NGR se lance, ese “filo de navaja” tomará la forma de un “coronógrafo”, similar a una herramienta con el mismo nombre que ha permitido a telescopios terrestres capturar información sobre la corona solar. Un sistema formado por máscaras, prismas, detectores e incluso espejos autoflexibles conformarán la herramienta que permitirá a Roman crear una imagen con un eclipse artificial alrededor de una estrella distante para revelar los planetas en órbita, tal como predijo la mujer Roman.

“Nunca se ha hecho algo así antes. Contamos con un diseño excelente que ha funcionado muy bien en laboratorio, pero al ser la primera vez que lo hacemos en el espacio en un observatorio con piezas móviles reales, no sabemos con exactitud qué tan bien funcionará”, admite Benford.

Los coronógrafos “pasivos”, usados en tierra, pueden detectar las sutiles señales luminosas de exoplanetas en órbita hasta en proporciones de alrededor de 1 parte por millón, pero tienen un defecto.

“No compensan todas las distorsiones y movimientos del telescopio”, explica. “Con un telescopio en el espacio, usando un coronógrafo activo, podemos llegar al nivel de 1 parte por mil millones”.

Con esta sensibilidad extrema, debería ser posible observar planetas del tamaño de Júpiter alrededor de otras estrellas. Si la tecnología es exitosa, el sucesor de Roman que se lance al espacio tendrá un coronógrafo de nueva generación capaz de detectar señales luminosas de planetas del tamaño de la Tierra o Marte.

El coronógrafo está equipado también con un instrumento de espectroscopía, permitiendo no solo ver exo-Júpiteres, sino detectar la composición molecular de sus atmósferas.

El conjunto completo de herramientas

Vale la pena preguntarse, entre Hubble, Webb y el Surveyor SphereX que mapea todo el universo cada 6 meses, ¿por qué se construye otro telescopio espacial? ¿Qué puede hacer que los otros no puedan? Phil Korngut, Científico Instrumental del Instituto Técnico de California que creó SphereX, dijo a WaL y Benford estuvo de acuerdo: son herramientas extremadamente complementarias.

SphereX toma una imagen del cielo completo en 6 meses, mientras que JWST puede capturar imágenes en infrarrojo de altísima resolución de objetos individuales.

Se podría decir que Roman se sitúa en una “zona Goldilocks” de vista ancha pero detallada, en infrarrojo, que complementa a ambos.

“Mientras JWST es excelente para centrar su atención en un solo objeto o en pocos objetos y estudiarlos en gran detalle, Roman será la forma de encontrar esas galaxias más distantes, o los cúmulos de galaxias que necesitarán un estudio profundo”, argumenta Benford.

“Para algo como SphereX, que opera en modo de sondeo a longitudes de onda mucho mayores, tiene un campo de visión amplio, pero la imagen es más superficial y menos nítida, por lo que las áreas interesantes detectadas en un sondeo de SphereX pueden verse con gran detalle en el sondeo de Roman de la misma región”.

“Si quieres hacer algo similar al campo profundo de Hubble, Roman puede hacerlo cientos o mil veces más rápido. Así que se puede pensar en hacer en un mes lo que Hubble haría en un siglo”.

Roman se mantiene flexible. Se reservará un cuarto del tiempo total de uso para responder a preguntas que surjan de la comunidad astrofísica una vez que NGR esté operativo. Un ejemplo podría ser el estudio de la formación estelar en nuestra propia galaxia.

Con infrarrojo y campo de visión amplio, NGR ofrece una oportunidad única para observar estrellas masivas al otro lado de la Vía Láctea, sin que el gas, el polvo o la luz interfieran.

NGR necesitará 90 días para realizar comprobaciones y pruebas previas a la operación antes de que el público pueda contemplar de primera mano lo que sin duda serán sus increíbles capacidades.