格雷斯罗马太空望远镜的新模拟图像

发布时间：2023-03-09 18:39:38 栏目：生活

导读 科学家们创建了一个庞大的综合调查，展示了我们可以从南希·格雷斯罗马太空望远镜未来的观测中期待什么。虽然它只是未来实际调查的一小部分

科学家们创建了一个庞大的综合调查，展示了我们可以从南希·格雷斯罗马太空望远镜未来的观测中期待什么。虽然它只是未来实际调查的一小部分，但这个模拟版本包含数量惊人的星系 - 其中33万个，以及我们银河系中的200万颗前景恒星。



该模拟将帮助科学家规划最佳观测策略，测试挖掘任务大量数据的不同方法，并探索我们可以从与其他望远镜的串联观测中学到什么。

“罗曼将返回的数据量对于太空望远镜来说是前所未有的，”北卡罗来纳州达勒姆杜克大学物理学助理教授迈克尔·特罗克塞尔说。“我们的模拟是一个试验场，我们可以用来确保我们将充分利用任务的观察结果。

该团队从最初开发的模拟宇宙中提取数据，以支持位于智利的Vera C. Rubin天文台的科学规划，该天文台将于2024年开始全面运营。由于罗曼和鲁宾模拟使用相同的来源，天文学家可以比较它们，看看一旦他们都积极扫描宇宙，他们就可以从配对望远镜的观测中学到什么。

宇宙建设

罗曼的高纬度广域调查将包括成像 - 新模拟的重点 - 和横跨宇宙同一大片的光谱学。光谱学涉及测量来自不同波长的宇宙物体的光强度，而罗曼的成像将揭示数亿个微弱星系的精确位置和形状，这些星系将用于绘制暗物质。虽然这种神秘物质是看不见的，但天文学家可以通过观察它对常规物质的影响来推断它的存在。

任何有质量的东西都会扭曲时空的结构。质量越大，翘曲越大。这会产生一种称为引力透镜效应的效应，当来自远处光源的光在经过干预物体时变得扭曲时，就会发生这种情况。当这些透镜物体是大质量星系或星系团时，背景源可能会被涂抹或显示为多个图像。

质量较小的物体可以产生更微妙的效果，称为弱透镜。罗曼将足够敏感，可以使用弱透镜来观察暗物质团块如何扭曲遥远星系的外观。通过观察这些透镜效应，科学家们将能够填补我们对暗物质理解的更多空白。

“宇宙结构形成的理论预测了早期宇宙中的种子波动如何发展成可以通过引力透镜看到的物质分布，”俄亥俄州立大学物理学教授Chris Hirata说。

“但这些预测本质上是统计的，所以我们通过观察宇宙的广大区域来测试它们。Roman具有宽广的视野，将进行优化以有效地测量天空，补充詹姆斯韦伯太空望远镜等天文台，这些天文台旨在对单个物体进行更深入的研究。

地面和空间

合成罗马巡天覆盖了20平方度的天空，大致相当于95个满月。实际的巡天将大100倍，揭示超过十亿个星系。鲁宾将扫描更大的区域 - 18，000平方度，几乎是整个天空的一半 - 但分辨率较低，因为它必须穿透地球的湍流大气层。

将罗曼和鲁宾模拟配对为科学家提供了第一次尝试在两组图像中检测相同物体的机会。这很重要，因为地面观测并不总是足够敏锐，无法将多个近距离源区分为单独的物体。有时它们会模糊在一起，这会影响弱透镜测量。现在，科学家可以通过将它们与罗马图像进行比较来确定在鲁宾图像中“解混合”这些物体的困难和好处。

凭借罗曼巨大的宇宙观，天文学家将能够完成远远超过调查的主要目标，即研究宇宙的结构和演化，绘制暗物质图，并辨别试图解释为什么宇宙膨胀加速的主要理论。科学家们可以梳理新的模拟罗马数据，以体验如此精致的细节观察如此多的宇宙所带来的额外科学。

“凭借罗曼的巨大视野，我们预计会有许多不同的科学机会，但我们也必须学会期待意想不到的事情，”马里兰州格林贝尔特美国宇航局戈达德太空飞行中心罗马任务的高级项目科学家朱莉麦克内里说。“这项任务将有助于回答宇宙学中的关键问题，同时有可能揭示我们解决的全新谜团。