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 tout au long de l’histoire cosmique. Les astronomes utiliseront ces observations pour comprendre comment l’évolution cosmique a produit les structures en forme de filet que nous voyons aujourd’hui. Crédits image : Goddard Space Flight Center de la NASA et A. Young
Une nouvelle simulation montre comment[{” attribute=””>NASA’s Nancy Grace <span class="glossaryLink" aria-describedby="tt" data-cmtooltip="
” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>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 de simulation d’univers profond, chaque point représente une galaxie. Trois petits carrés représentent le champ de vision de Hubble, chacun révélant une région différente de l’univers artificiel. Roman pourra balayer rapidement une zone de la taille de l’image agrandie entière, ce qui nous donnera un aperçu des plus grandes structures de l’univers. Crédits image : Goddard Space Flight Center de la NASA et A. Young
La simulation couvre une bande de ciel carrée de deux degrés, soit environ 10 fois la taille d’une pleine lune, contenant plus de 5 millions de galaxies. Il est basé sur un modèle éprouvé de formation de galaxies et représente notre compréhension actuelle du fonctionnement de l’univers. Grâce à une technologie très efficace, l’équipe a pu simuler des dizaines de millions de galaxies en moins d’une journée, ce qui aurait pris des années avec des méthodes conventionnelles. Lorsque Roman se déploie et commence à fournir des données réelles, les scientifiques peuvent les comparer à une série de ces simulations et tester leurs modèles. Cela aidera à démêler la physique de la formation des galaxies, la matière noire – une substance mystérieuse observée uniquement par les effets de la gravité – et bien plus encore.
Un article décrivant les résultats a été publié dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society en décembre 2022.
La toile cosmique révélée
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 assez large de cette tapisserie, on peut voir que la structure de l’univers à grande échelle est comme une toile, avec des filaments s’étendant sur des centaines de millions d’années-lumière. Les galaxies se trouvent principalement aux jonctions des filaments, avec un vaste “vide cosmique” entre tous les filaments brillants.
Voici à quoi ressemble l’univers maintenant. Mais si nous pouvions remonter le temps dans l’univers, nous verrions quelque chose de complètement différent.
Cette image, qui contient des millions de galaxies simulées réparties dans l’espace et dans le temps, montre la région que Hubble (blanc) et Roman (jaune) ont pu capturer en un seul cliché. Il a fallu environ 85 ans à Hubble pour cartographier toute la zone montrée sur l’image à la même profondeur, mais Roman a pu le faire en seulement 63 jours. La plus grande vision de Roman et sa vitesse de balayage rapide révéleront un univers qui se développe d’une manière sans précédent. Crédits image : Goddard Space Flight Center de la NASA et A. Young
Au lieu des étoiles géantes lumineuses dispersées dans la galaxie la plus lointaine, nous nous retrouverons noyés dans l’océan[{” 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 tout au long de l’histoire cosmique. Les astronomes utiliseront ces observations pour comprendre comment l’évolution cosmique a produit les structures en forme de filet que nous voyons aujourd’hui. Crédits image : Goddard Space Flight Center de la NASA et A. Young
Les vues panoramiques de Roman nous aideront à voir à quoi ressemble l’univers dans ses différentes phases et à combler de nombreuses lacunes dans notre compréhension. Par exemple, alors que les astronomes ont détecté des “halos” de matière noire entourant les galaxies, ils ne savent pas comment ils se sont formés. 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 évoluent à travers le temps cosmique.
“Des simulations comme celles-ci seront essentielles pour relier des relevés sans précédent de grandes galaxies de l’époque romaine à l’échafaudage invisible de matière noire qui détermine 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 il faudrait des centaines d’années d’observations pour collecter suffisamment d’images pour les voir.
«Roman aura la capacité unique de correspondre à la profondeur du Hubble Ultra Deep Field, mais couvrira une zone du ciel beaucoup plus grande qu’une si grande enquête. Balayage des bougiesdit Young. “Cette vue complète de l’univers primitif nous aidera à comprendre à quel point les instantanés Hubble et Webb étaient représentatifs à cette époque.”
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 percer 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
L’étude complète du ciel de Roman sera capable de cartographier l’univers mille fois plus vite que le télescope Hubble. Ceci est possible grâce à la structure rigide de l’observatoire, à la vitesse de rotation rapide et au large champ de vision du télescope. Roman passera rapidement d’une destination cosmique à une autre. Une fois qu’une nouvelle cible est acquise, les vibrations se stabilisent immédiatement car les structures potentiellement oscillantes telles que les panneaux solaires resteront en place.
“Roman prendra environ 100 000 photos chaque année”, a déclaré Jeffrey Crook, astrophysicien chez Goddard. “Étant donné le champ de vision plus large des Romains, il aurait fallu plus de temps que nos vies pour que des télescopes, même puissants comme Hubble ou Webb, couvrent autant de ciel que possible.”
En fournissant des vues cristallines des écosystèmes cosmiques et en collaborant avec des observatoires tels que Hubble et Webb, Roman nous aidera à résoudre certains des mystères astrophysiques les plus profonds.
Références : “Prédictions semi-analytiques romaines – Début d’une nouvelle ère d’enquête galactique profonde” 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, et le Space Telescope Science Institute à Baltimore. Une équipe diversifiée de scientifiques de divers instituts de recherche forme le noyau de l’équipe scientifique du projet. Le projet est soutenu par des partenaires industriels clés, notamment Ball Aerospace and Technologies de Boulder, Colorado, L3Harris Technologies de Melbourne, Floride, et Teledyne Scientific & Imaging de Thousand Oaks, Californie.
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