La NASA lanzará su nuevo telescopio multimillonario el domingo por la mañana, mientras los científicos se reúnen en la Costa Espacial de Florida y esperan ansiosamente el lanzamiento.
A bordo de un cohete Falcon Heavy de SpaceX, el telescopio espacial romano Nancy Grace promete ampliar drásticamente nuestro conocimiento de los planetas más allá de nuestro sistema solar y avanzar en la búsqueda de los esquivos “gemelos de la Tierra”. El observatorio también ayudará a los científicos a comprender mejor la lucha cósmica entre la “materia oscura” invisible y la “energía oscura”, una lucha cuyo resultado podría conducir a la expansión o al colapso del universo.
Enormes equipos de ingenieros y científicos, incluidos empleados de Caltech y del Jet Propulsion Laboratory de la NASA, han trabajado durante más de una década para desarrollar el telescopio de 4.300 millones de dólares. Como miembro de la clase de misiones astrofísicas “insignias” de la NASA, sus colegas famosos incluyen los telescopios espaciales Hubble y James Webb.
Roman, que lleva el nombre de la mujer de la NASA que defendió el Telescopio Hubble, realizará recorridos exploratorios por el observatorio de 36 años. Verá el cielo con el mismo detalle vívido que el Hubble, pero puede escanear un área del cielo en un año que al Hubble le tomaría 1.000 años.
“Se necesita un pueblo real”, dijo Vanessa Bailey, científica de sensores coronógrafos en el JPL que ayudará en la búsqueda de otros mundos. “Crecí en la zona rural de Dakota del Sur, y la población de la ciudad más cercana a mí era de aproximadamente 2000 personas. Hubo más de 2000 personas que contribuyeron de alguna manera solo a la herramienta del cronógrafo en Roman, ni siquiera Roman en su conjunto”.
En un campo donde los científicos necesitan grandes cantidades de información para responder a sus preguntas más apremiantes, “Roman nos está brindando estos datos asombrosos, sin precedentes y de vanguardia, y una enorme cantidad de ellos”, dijo Deda Markovic, científica investigadora del JPL. Markovich es el investigador principal adjunto de uno de los equipos encargados de analizar el aluvión de datos (suficiente para llenar el espacio de almacenamiento de aproximadamente 40.000 computadoras portátiles durante los cinco años de la misión de Roman).
Buscando a los gemelos de la Tierra
Desde la década de 1990, los científicos han catalogado más de 6.300 mundos que orbitan alrededor de estrellas distintas de nuestro Sol. Roman pretende encontrar otros 100.000 de estos exoplanetas.
La gran mayoría de los exoplanetas descubiertos no se encontraron tomando una fotografía del planeta, sino percibiéndolo indirectamente: cómo su órbita hace que su estrella se tambalee, cómo la estrella se atenúa cuando pasa frente a ella o cómo su gravedad distorsiona la luz de una estrella diferente en el fondo.
Estos métodos son muy buenos para encontrar planetas gigantes y planetas que orbitan increíblemente cerca de sus estrellas anfitrionas; en otras palabras, planetas que no son similares a la Tierra.
Roman no sólo utilizará estos métodos, sino que también intentará observar algunos de los planetas directamente, midiendo la luz que ha viajado desde la atmósfera del planeta.
El problema es que los planetas similares a la Tierra pueden ser mil millones de veces más brillantes que su estrella anfitriona. Esto es más difícil que tratar de detectar una luciérnaga junto a alguien que te ilumina.
El Telescopio Espacial James Webb puede ver planetas unas 100.000 veces menos brillantes que su estrella. Para ello, cubre la estrella anfitriona desde su punto de vista con máscaras, llamadas coronógrafos, para ver mejor el planeta (como cubrir un faro cegador con la mano).
Con una brecha tan grande entre lo que se necesita para encontrar la “Tierra Gemela” y lo que los telescopios actuales pueden lograr, “no importa cuán brillante sea su equipo de ingenieros, no podrán hacerlo en una generación de telescopios”, dijo Bailey, el científico rumano de instrumentos cronógrafos. “Entonces, introduzca la corona romana”.
Roman puede enfocar la luz de las estrellas en un pinchazo que se puede tapar fácilmente con tremenda precisión. Más de 3200 pistones deforman dos espejos flexibles con una precisión casi atómica para tener en cuenta los defectos.
Una vez concentrado, Roman esperaría pacientemente. Para planetas tan oscuros, el telescopio puede recibir sólo una partícula de luz una vez por minuto. (Incluso cuando miras las estrellas más débiles del cielo nocturno, tus globos oculares reciben unos cientos de partículas de fotones de la estrella cada segundo).
Si Roman tiene éxito, los científicos estarán un paso más cerca del futuro Observatorio de Mundos Habitables en busca de los gemelos de la Tierra, y tal vez un paso más cerca de encontrar a nuestros vecinos cósmicos.
Un oscuro tira y afloja en el universo
Durante décadas, los científicos han luchado por comprender el tira y afloja invisible que domina nuestro mundo.
La llamada “materia oscura” se acumula alrededor de las galaxias y serpentea por el espacio en largos zarcillos. Aunque la luz puede atravesarlo, haciéndolo invisible, ejerce una fuerza gravitacional masiva que colapsa el universo sobre sí mismo.
Mientras tanto, la “energía oscura” parece impregnar cada centímetro cuadrado del espacio, empujando hacia afuera y acelerando la expansión del universo.
En esta batalla cósmica, la energía oscura parece salir victoriosa, expandiendo nuestro universo durante billones de años hasta que todo se reduce a casi la nada.
Para medir el poder de la energía oscura, los científicos observan la rapidez con la que el universo se expande y funciona hacia atrás. Para localizar la materia oscura, los científicos midieron cómo su gravedad desvía la luz de las galaxias.
Los astrofísicos tienen varias teorías sobre qué es la materia oscura. Algunos dicen que son partículas pesadas desconocidas y que se mueven lentamente. Otros creen que las partículas desconocidas son más ligeras y más rápidas. Otros dicen que antiguos agujeros negros acechan por todo el espacio.
Si bien todas estas teorías describen con éxito la agrupación a gran escala que los científicos pueden medir, no están de acuerdo sobre cómo se agrupa la materia oscura en escalas más pequeñas. Roman ayudará a los científicos a medir este pequeño conglomerado por primera vez.
Para ello, el equipo de Markovich observará cómo la materia oscura desvía la luz de cientos de millones de galaxias para crear mapas de su estructura.
En cuanto a la energía oscura, los científicos han asumido durante mucho tiempo que su fuerza es constante. Pero mediciones recientes y más precisas de la fuerza de la energía oscura sugieren que en realidad puede estar disminuyendo.
Los estudios ampliados de Roman ayudarán a los científicos a observar la evolución de la energía oscura con más claridad y, con suerte, determinar si es estacionaria o no.
Si la energía oscura se está debilitando, podría permitir que la materia oscura tome ventaja en un tira y afloja y envíe al universo hacia sí mismo (el camino, el camino hacia el futuro). También podría tener graves consecuencias para la teoría de la relatividad general de Einstein, que ha demostrado ser correcta repetidamente durante el último siglo desde su publicación.
“La relatividad parece muy fuerte. No hemos visto ninguna desviación de eso”, dijo Katie Mack, catedrática Hawking de cosmología y comunicación científica en el Instituto Perimeter. “Entonces, si eso se rompe, será un asunto mucho mayor y un problema mucho más confuso y complejo”.