Dans cette vue latérale de l’univers simulé, chaque point représente une galaxie dont la taille et la luminosité correspondent à sa masse. Des diapositives de différentes époques montrent comment les Romains voyaient l’univers à travers l’histoire cosmique. Les astronomes utiliseront ces observations pour comprendre comment l’évolution cosmique a conduit à la structure en forme de toile que nous voyons aujourd’hui. Crédit image : Goddard Space Flight Center de la NASA et A. Jeune
Une nouvelle simulation montre comment[{ » 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.
Dans cette vue simulée de l’univers profond, chaque point représente une galaxie. Les trois petits carrés montrent le champ de vision de Hubble, chacun révélant une région différente de l’univers artificiel. Roman pourra balayer rapidement une zone aussi grande que l’ensemble de l’image agrandie, ce qui nous donnera un aperçu des plus grandes structures de l’univers. Crédit image : Goddard Space Flight Center de la NASA et A. Jeune
La simulation couvre une bande de ciel de deux degrés carrés, soit environ 10 fois la taille apparente de la pleine lune, qui contient plus de 5 millions de galaxies. Il est basé sur un modèle de formation de galaxies bien testé et représente notre compréhension actuelle du fonctionnement de l’univers. Grâce à une technologie hautement efficace, l’équipe peut simuler des dizaines de millions de galaxies en moins d’une journée, ce qui prendrait des années avec les méthodes conventionnelles. Lorsque Roman se lance et commence à fournir des données réelles, les scientifiques peuvent les comparer à un ensemble de ces simulations et mettre leurs modèles à l’épreuve ultime. Cela aidera à révéler la physique de la formation des galaxies, la matière noire – une substance mystérieuse observée uniquement par des effets gravitationnels – et bien plus encore.
Un article décrivant les résultats a été publié dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society en décembre 2022.
Cosmic Web découvert
Les galaxies et les amas de galaxies brillent en amas le long de filaments invisibles de matière noire dans une tapisserie de la taille de l’univers visible. Avec une vue suffisamment large de cette tapisserie, nous pouvons voir que la structure à grande échelle de l’univers est comme une toile, avec des filaments couvrant des centaines de millions d’années-lumière. Les galaxies se trouvent principalement aux intersections des filaments, avec de vastes « vides cosmiques » entre tous les filaments brillants.
Voici à quoi ressemble l’univers maintenant. Mais si nous pouvions remonter l’univers dans le temps, nous verrions quelque chose de complètement différent.
Cette image, qui contient des millions de galaxies simulées dispersées dans l’espace et dans le temps, montre des régions que Hubble (blanc) et Roman (jaune) pourraient capturer en une seule prise. Il faudrait environ 85 ans à Hubble pour cartographier toute la région montrée sur l’image à la même profondeur, mais Roman pourrait le faire en seulement 63 jours. La plus grande vision de Roman et ses vitesses de balayage rapides révéleront l’univers en évolution d’une manière jamais vue auparavant. Crédit image : Goddard Space Flight Center de la NASA et A. Jeune
Au lieu d’étoiles géantes brillantes dispersées dans des galaxies plus éloignées les unes des autres, nous nous retrouverions immergés dans une mer de[{ » 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.
Dans cette vue latérale de l’univers simulé, chaque point représente une galaxie dont la taille et la luminosité correspondent à sa masse. Des diapositives de différentes époques montrent comment les Romains voyaient l’univers à travers l’histoire cosmique. Les astronomes utiliseront ces observations pour comprendre comment l’évolution cosmique a conduit à la structure en forme de toile que nous voyons aujourd’hui. Crédit image : Goddard Space Flight Center de la NASA et A. Jeune
La vue panoramique de Roman nous aidera à voir à quoi ressemblait l’univers dans différentes phases et à combler de nombreuses lacunes dans notre compréhension. Par exemple, alors que les astronomes ont détecté des « halos » de matière noire qui entourent les galaxies, ils ne savent pas comment ils se forment. En voyant comment la lentille gravitationnelle causée par la matière noire déforme l’apparence des objets distants, Roman nous aidera à voir comment les halos ont évolué à travers le temps cosmique.
« Des simulations comme celle-ci seront cruciales pour connecter des études de galaxies d’une taille sans précédent depuis l’époque romaine à l’échafaudage invisible de matière noire qui définit la distribution de ces galaxies », a déclaré Sangeeta Malhotra, astrophysicienne chez Goddard et l’un des auteurs de l’article.
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Étudier des structures cosmiques aussi vastes avec d’autres télescopes spatiaux n’est pas pratique car cela peut prendre des centaines d’années d’observations pour reconstituer suffisamment d’images pour les voir.
« Roman aura la capacité unique de correspondre à la profondeur du Hubble Ultra Deep Field, mais il couvre plusieurs fois plus de ciel que de vastes enquêtes comme Balayage des bougiesdit Young. « Cette vue complète de l’univers primitif nous aidera à comprendre à quel point les instantanés de Hubble et Webb sont représentatifs de ce qu’il était à l’époque. »
Le Roman Wide View servira également de feuille de route que Hubble et Webb pourront utiliser pour zoomer sur les zones d’intérêt.
Le télescope spatial roumain est un observatoire de la NASA conçu pour découvrir les mystères de l’énergie noire et de la matière noire, rechercher et imager des exoplanètes et explorer de nombreux sujets en astrophysique infrarouge. Crédit : NASA
Les relevés complets du ciel de Roman permettront de cartographier l’univers mille fois plus rapidement que le télescope Hubble. Cela serait possible en raison de la structure rigide de l’observatoire, de la vitesse de rotation rapide et du grand champ de vision du télescope. Les Romains passeront rapidement d’un but cosmique à un autre. Une fois qu’une nouvelle cible est obtenue, les vibrations se stabilisent rapidement car les structures potentiellement oscillantes telles que les panneaux solaires sont maintenues en place.
« Roman prendra environ 100 000 images chaque année », a déclaré Jeffrey Crook, astrophysicien chez Goddard. « Étant donné le champ de vision plus large de Roman, il faudrait plus de temps que nos vies pour que des télescopes même puissants comme Hubble ou Webb couvrent autant de ciel. »
En offrant une vue géante et claire des écosystèmes cosmiques et en collaborant avec des observatoires comme Hubble et Webb, Roman nous aidera à résoudre certains des mystères les plus profonds de l’astrophysique.
Référence : « Prédictions semi-analytiques de Roman – Début d’une nouvelle ère de relevés profonds des galaxies » par LY Aaron Yung, Rachel S Somerville, Steven L Finkelstein, Peter Behroozi, Romeel Davé, Henry C Ferguson, Jonathan P Gardner, Gergo Popping , Sangeeta Malhotra, Casey Babovich, James E. Rhodes, Michaela P. Bagley, Michaela Hirschman et Anton M Cockeymore, 8 décembre 2020, disponible ici. Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
DOI : 10.1093/mnras/stac3595
Au Goddard Space Flight Center de la NASA, il supervise le Nancy Grace Roman Space Telescope en collaboration avec le Jet Propulsion Laboratory de la NASA et Caltech/IPAC en Californie du Sud, ainsi que le Space Telescope Science Institute à Baltimore. Une équipe diversifiée de scientifiques de diverses institutions de recherche forme le noyau de l’équipe scientifique du projet. Le projet est soutenu par des partenaires industriels majeurs, dont Ball Aerospace and Technologies de Boulder, Colorado, L3Harris Technologies de Melbourne, Floride, et Teledyne Scientific & Imaging de Thousand Oaks, Californie.
