كيف سيعيد تلسكوب الفضاء الروماني التابع لناسا الكون إلى الوراء

تظهر محاكاة جديدة كيف[{” 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.

https://www.youtube.com/watch؟v=D1KX702rNvo
في هذه المحاكاة للكون العميق ، تمثل كل نقطة مجرة. تظهر ثلاثة مربعات صغيرة مجال رؤية هابل ، وكل منها يكشف عن جزء مختلف من الكون الاصطناعي. يمكن للرومان مسح مساحة كبيرة بسرعة ، مثل صورة مكبرة بالكامل ، مما يوفر لمحة عن أكبر هياكل الكون. الائتمان: مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا و A. يونغ

تتضمن المحاكاة حاويات للسماء ذات درجتين مربعتين ، أي ما يعادل 10 أضعاف الحجم الظاهر للقمر الكامل ، والذي يحتوي على 5 ملايين مجرة. يعتمد على نموذج تم اختباره جيدًا لتشكيل المجرات يمثل فهمنا الحالي لكيفية عمل الكون. باستخدام تقنية عالية الكفاءة ، تمكن الفريق من محاكاة عشرات الملايين من المجرات في أقل من يوم – وهو أمر قد يستغرق سنوات باستخدام الأساليب التقليدية. عندما يبدأ رومان في تقديم وتقديم بيانات حقيقية ، يمكن للعلماء مقارنتها بمجموعة من هذه المحاكاة ووضع نماذجهم في الاختبار النهائي. سوف يساعد في كشف فيزياء تكوين المجرات ، المادة المظلمة – جسم غامض لا يمكن ملاحظته إلا بسبب آثاره الجاذبية – وأكثر من ذلك.

تم نشر ورقة تصف النتائج الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية في ديسمبر 2022.

كشف الويب الكونية

تتوهج المجرات والأبراج المتجمعة بخيوط غير مرئية من المادة المظلمة على شاشة بحجم الكون المرئي. من خلال رؤية أوسع لتلك الستارة ، يمكننا أن نرى أن الهيكل الواسع النطاق للكون يشبه الويب ، مع خيوط تمتد مئات الملايين من السنين الضوئية. توجد المجرات بشكل أساسي عند تقاطعات الخيوط ، مع “فراغات كونية” شاسعة بين جميع الخيوط المتوهجة.

هذا ما يبدو عليه الكون الآن. لكن إذا تمكنا من إرجاع الكون إلى الوراء ، فسنرى شيئًا مختلفًا تمامًا.

تظهر هذه الصورة لملايين المجرات المحاكاة المنتشرة عبر المكان والزمان المناطق التي يمكن أن يلتقطها هابل (أبيض) وروماني (أصفر) في لقطة واحدة. استغرق هابل حوالي 85 عامًا لرسم خريطة للمنطقة بأكملها الموضحة في الصورة بنفس العمق ، لكن رومان يمكنه فعل ذلك في 63 يومًا. ستكشف رؤية رومان الأكبر وسرعة المسح الأسرع عن تطور الكون بطرق لم تكن ممكنة من قبل. الائتمان: مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا و A. يونغ

بدلاً من النجوم العملاقة المتوهجة المنتشرة عبر المجرات ، كل واحدة مفصولة بمسافة أكبر ، سنجد أنفسنا مغمورًا في المحيط.[{” 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.

https://www.youtube.com/watch؟v=O-BB1TLq7kk
في هذا المنظر الجانبي للكون المحاكى ، تمثل كل نقطة مجرة ​​يتوافق حجمها وسطوعها مع كتلتها. توضح أجزاء من عصور مختلفة كيف تمكن الرومان من رؤية الكون في التاريخ الكوني. سيستخدم علماء الفلك مثل هذه الملاحظات لتجميع كيف أدى التطور الكوني إلى البنية الشبيهة بالويب التي نراها اليوم. الائتمان: مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا و A. يونغ

تساعدنا رؤية رومان البانورامية على رؤية شكل الكون في مراحل مختلفة وسد العديد من الفجوات في فهمنا. على سبيل المثال ، على الرغم من أن علماء الفلك قد اكتشفوا “هالات” من المادة المظلمة التي تحيط بالمجرات ، إلا أنهم لا يعرفون كيف تشكلت. من خلال رؤية كيف يغير العدسات التثاقلية التي تسببها المادة المظلمة مظهر الأجسام البعيدة ، سيساعدنا رومان في رؤية كيف تطورت الهالات عبر الزمن الكوني.

قالت سانجيتا مالهوترا ، عالمة الفيزياء الفلكية في جودارد والمؤلفة المشاركة في البحث: “ستكون محاكاة مثل هذه مهمة في ربط المسوحات غير المسبوقة للمجرات الكبيرة منذ عهد الرومان بالسقالات غير المرئية للمادة المظلمة التي تحدد توزيع تلك المجرات”.

النظر إلى الصورة الأكبر

إن دراسة مثل هذه الأنظمة الكونية الواسعة باستخدام تلسكوبات فضائية أخرى ليست عملية لأن الأمر سيستغرق مئات السنين من الملاحظات لتجميع ما يكفي من الصور لرؤيتها.

“ستتمتع ROMAN بقدرة فريدة على مطابقة عمق حقل هابل شديد العمق ، لكنها تغطي السماء عدة مرات أكثر من مثل هذه المسوحات الواسعة. تعداد الشموعقال يونغ. “هذه النظرة الكاملة للكون المبكر ، لقطات هابل وويب ستساعدنا على فهم ما كان عليه في ذلك الوقت.”

تعمل البانوراما الرومانية أيضًا كخريطة طريق يمكن أن يستخدمها هابل وويب لتكبير مناطق الاهتمام.

تلسكوب الفضاء الروماني هو مرصد تابع لوكالة ناسا مصمم لكشف أسرار الطاقة المظلمة والمادة المظلمة ، والبحث عن الكواكب الخارجية وتصويرها ، واستكشاف العديد من الموضوعات في الفيزياء الفلكية بالأشعة تحت الحمراء. الائتمان: ناسا

يمكن أن ترسم مسابر الفضاء الرومانية خريطة للكون أسرع بألف مرة من تلسكوب هابل. هذا ممكن بسبب الهيكل القوي للمرصد والسرعة العالية ومجال الرؤية الكبير للتلسكوب. يتحرك رومان بسرعة من هدف كوني إلى آخر. بمجرد الوصول إلى وجهة جديدة ، تستقر الاهتزازات بسرعة حيث يتم تثبيت الهياكل المتذبذبة مثل المصفوفات الشمسية في مكانها.

قال جيفري كروك ، عالم الفيزياء الفلكية في جودارد: “يلتقط رومان حوالي 100000 صورة كل عام”. “بالنظر إلى مجال الرؤية الروماني الكبير ، حتى التلسكوبات القوية مثل هابل أو ويب ستستغرق أكثر من حياتنا لتغطية السماء.”

من خلال توفير رؤية شاملة وواضحة للنظم البيئية الكونية والعمل مع مراصد مثل Hubble و Webb ، ستساعدنا ROMAN في حل بعض الألغاز الأكثر عمقًا في الفيزياء الفلكية.

المرجع: LY Aaron Yung و Rachel S Somerville و Steven L Finkelstein و Peter Behrouzi و Romeel Dave و Henry C Ferguson و Jonathan B Gardner “تنبؤات شبه تحليلية للرومان – بداية عصر جديد من دراسات المجرات الواسعة العميقة” Gergo Popping ، Sangeeta Malhotra ، KC Babovich ، James E.Rhodes ، Michaela B. Bagley ، Michaela Hirschman ، and Anton M. Kokemoyer ، 8 ديسمبر 2012 ، الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.
DOI: 10.1093 / mnras / stac3595

في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا ، تتم مراقبة تلسكوب نانسي جريس الروماني للفضاء بالتعاون مع مختبر الدفع النفاث التابع لناسا ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا / IPAC في جنوب كاليفورنيا ومعهد علوم تلسكوب الفضاء في بالتيمور. تشكل مجموعة متنوعة من العلماء من مختلف المؤسسات البحثية جوهر الفريق العلمي للمشروع. يتم دعم المشروع من قبل شركاء الصناعة الرئيسيين بما في ذلك بولدر ، كولورادو ، L3Harris Technologies في ملبورن ، فلوريدا ، Teledyne Scientific & Imaging ، Thousand Oaks ، Imaging ، Thousand Oaks ، Imaging.