Gesimuleerde afbeelding laat zien hoe NASA's Romein zich zou kunnen uitbreiden op Hubble's diepste uitzicht

That's one small step for a man, a giant leap for mankind, dat waren de woorden van Neill Armstrong toen hij zijn eerste stap op de maan zette. De ruimte en het universum interesseren ons allemaal, vind hier alles terug over ons zonnestelstel, de NASA, geplande ruimte missies en andere gebeurtenissen die ons allemaal aangaan.
Plaats reactie
Gebruikersavatar
univers
Observer
Berichten: 33354
Lid geworden op: 27 jan 2013, 11:10

Gesimuleerde afbeelding laat zien hoe NASA's Romein zich zou kunnen uitbreiden op Hubble's diepste uitzicht

Bericht door univers » 12 jan 2022, 08:17

Afbeelding
gesimuleerde Romeinse ultradiepe veldobservatie . Credits: Nicole Drakos, Bruno Villasenor, Brant Robertson, Ryan Hausen, Mark Dickinson, Henry Ferguson, Steven Furlanetto, Jenny Greene, Piero Madau, Alice Shapley, Daniel Stark, Risa Wechsler

Een team van astrofysici heeft een gesimuleerde afbeelding gemaakt die laat zien hoe de Nancy Grace Roman Space Telescope een mega-belichting zou kunnen maken die vergelijkbaar is met, maar veel groter is dan Hubble's beroemde Ultra Deep Field Image. Deze Hubble-waarneming veranderde onze kijk op het vroege heelal en onthulde sterrenstelsels die slechts een paar honderd miljoen jaar na de oerknal werden gevormd.

"Roman heeft het unieke vermogen om zeer grote delen van de lucht in beeld te brengen, waardoor we de omgevingen rond sterrenstelsels in het vroege universum kunnen zien", zegt Nicole Drakos, een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Californië in Santa Cruz, die het onderzoek leidde. "Onze studie helpt aan te tonen wat een Romeins ultradiep veld ons zou kunnen vertellen over het universum, terwijl het de wetenschappelijke gemeenschap een hulpmiddel biedt om de meeste waarde uit een dergelijk programma te halen."

Door het Hubble Ultra Deep Field-beeld vast te leggen , trokken astronomen de kosmische gordijnen opzij om te onthullen dat een klein, schijnbaar leeg stukje van de hemel in werkelijkheid wemelde van duizenden sterrenstelsels, elk met miljarden sterren. Het Hubble-team maakte gebruik van de kracht van een lange belichtingstijd - honderden uren tussen 2002 en 2012 - waardoor de telescoop meer licht kon opvangen dan in een enkele, korte observatie. Het resulterende beeld hielp ons meer dan 13 miljard jaar terug in de tijd te zien.

Hubble's Ultra Deep Field biedt een ongelooflijk venster op het vroege heelal, maar een extreem smal venster, dat minder dan een tienmiljoenste van de hele hemel beslaat. De nieuwe simulatie laat zien hoe Roman in staat is om een ​​vergelijkbare waarneming op een veel grotere schaal uit te voeren, waarbij miljoenen sterrenstelsels worden onthuld in plaats van duizenden. Hoewel een Romeins ultradiep veld net zo scherp zou zijn als dat van Hubble en even ver terug in de tijd zou turen, zou het een gebied kunnen onthullen dat 300 keer groter is en een veel breder beeld van kosmische ecosystemen biedt.

Afbeelding
Dit synthetische beeld visualiseert hoe een Romeins ultradiep veld eruit zou kunnen zien. De 18 vierkanten aan de bovenkant van deze afbeelding schetsen het gebied dat Roman kan zien in één enkele waarneming, de zogenaamde voetafdruk. De inzet rechtsonder zoomt in op een van de vierkanten van de voetafdruk van Roman, en de inzet linksonder zoomt nog verder in. De afbeelding, die meer dan 10 miljoen sterrenstelsels bevat, is gemaakt op basis van een simulatie die een realistische verdeling van de sterrenstelsels in het heelal opleverde. Roman kon door meer dan 13 miljard jaar kosmische geschiedenis turen, teruggaand naar de tijd dat het universum slechts ongeveer een half miljard jaar oud was. Zulke verre sterrenstelsels zijn extreem zwak, dus Roman zou meerdere dagen naar één plek in de ruimte moeten staren om er genoeg licht van op te vangen. Het brede gezichtsveld van de missie zal een ongelooflijke hoeveelheid gegevens opleveren, waardoor astronomen zeldzame objecten kunnen vinden in het tijdperk van reïonisatie. Het grote gebied dat Roman zal waarnemen, zal ook verschillen in eigenschappen van sterrenstelsels laten zien op basis van hun omgeving, waardoor astronomen beter kunnen begrijpen hoe vroege sterrenstelsels zijn gevormd.
Credits: Nicole Drakos, Bruno Villasenor, Brant Robertson, Ryan Hausen, Mark Dickinson, Henry Ferguson, Steven Furlanetto, Jenny Greene, Piero Madau, Alice Shapley, Daniel Stark, Risa Wechsler

"Het Hubble Ultra Deep Field gaf ons een glimp van de jeugd van het universum, maar het was te klein om veel informatie te onthullen over hoe de kosmos er toen echt uitzag", zegt Brant Robertson, hoogleraar astronomie aan de Universiteit van Californië Santa Cruz en een co-auteur van de studie. “Het is alsof je naar een enkel stukje van een puzzel van 10.000 stukjes kijkt. Roman zou ons 100 met elkaar verbonden puzzelstukjes kunnen geven, wat een veel beter beeld geeft van hoe het vroege universum was en nieuwe wetenschappelijke mogelijkheden bood.”

Om hun gesimuleerde Romeinse ultradiepe veldafbeelding te genereren, hebben Drakos en co-auteurs een synthetische catalogus van sterrenstelsels gemaakt, compleet met gedetailleerde informatie over elk. Door dit te doen, creëerde het team in wezen een nep-universum, waarbij ze hun synthetische sterrenstelsels baseerden op simulaties van donkere materie en op observatie gebaseerde modellen. Ze hebben de melkwegcatalogus openbaar gemaakt, zodat andere wetenschappers deze kunnen gebruiken om zich voor te bereiden op toekomstige Romeinse waarnemingen. Het team heeft ook een interactieve website gemaakt waar gebruikers kunnen zoomen en pannen over de afbeelding met volledige resolutie.

De resultaten van het team zullen worden gepubliceerd in The Astrophysical Journal.

Wijd en zijd kijken
Astronomen moeten meestal kiezen tussen het nemen van een ondiep beeld met een groot gebied en het vastleggen van een zeer gevoelig, diep beeld, aangezien telescooptijd een kostbaar goed is. Maar met Roman's enorme gezichtsveld en infraroodzicht, zullen ze tegelijkertijd ver en wijd kunnen kijken, wat nieuwe wegen opent voor kosmische verkenning.


Deze video laat zien hoe Roman het iconische Ultra Deep Field-beeld van Hubble kon uitbreiden. Hoewel een vergelijkbare Romeinse waarneming net zo scherp zou zijn als die van Hubble en even ver terug in de tijd zou kunnen zien, zou het een gebied kunnen onthullen dat 300 keer groter is, wat een veel breder beeld van kosmische ecosystemen biedt.
Credits: NASA's Goddard Space Flight Center

Drakos en co-auteurs laten zien dat een Romeins ultradiep veldprogramma meer dan een miljoen sterrenstelsels zou kunnen onthullen verspreid over de kosmische geschiedenis, van zeer jonge en kleine sterrenstelsels die net sterren beginnen te vormen tot het moderne tijdperk, dat veel massieve, vaak relatief inactieve sterrenstelsels. Wetenschappers zouden kunnen onderzoeken hoe sterrenstelsels overgaan van het vormen van veel nieuwe sterren naar dit stillere stadium, wanneer de stervorming voltooid is.

De mogelijke oorzaken van deze metamorfose worden momenteel slecht begrepen, maar Roman's brede kijkvermogen zou aanwijzingen kunnen geven over hoe de omgeving van een melkwegstelsel, zoals de locatie in relatie tot andere melkwegstelsels of melkwegclusters, de stervorming beïnvloedt.

Sterrenstelsels waarin de stervorming is geëindigd, zogenaamde stille sterrenstelsels, zijn steeds moeilijker te vinden naarmate astronomen verder terug in de tijd kijken.

"We weten niet zeker of we geen zeer verre, stille sterrenstelsels hebben gedetecteerd omdat ze niet bestaan, of gewoon omdat ze zo moeilijk te vinden zijn," zei Drakos.

Drakos en co-auteurs toonden aan dat het vermogen van Roman om grote delen van het verre heelal in beeld te brengen en zowel zeldzame als zwakke objecten te onthullen astronomen zou kunnen helpen om maar liefst 100.000 stille sterrenstelsels te vinden, waaronder waarschijnlijk enkele van de verste die ooit zijn ontdekt. Astronomen zouden ook Romeinse ultradiepe veldobservaties kunnen gebruiken om te bepalen of sterrenstelsels in verschillende kosmische tijdperken anders overgaan van stervorming naar rust.

Het einde van de kosmische "donkere eeuwen"
Het werk van het team laat zien dat Roman ons begrip van een lang geleden kosmische gebeurtenis genaamd reïonisatie zou kunnen verlichten. Kort na de oerknal was het heelal gevuld met een hete zee van plasma – geladen deeltjes – die een dichte, geïoniseerde vloeistof vormden. Toen het universum afkoelde, konden de deeltjes aan elkaar kleven om waterstofatomen te vormen, wat resulteerde in een neutrale waterstofmist. Dit markeerde een tijdperk dat de kosmische "donkere eeuwen" wordt genoemd, omdat deze mist verhinderde dat kortere golflengten van licht, die mogelijk zijn uitgestraald door jonge, sterrenstelsels of quasars vormen, erg ver reizen.

Maar toen braken de neutrale waterstofatomen uit elkaar en keerden terug naar geladen deeltjes in een tijdperk van re-ionisatie. De mist trok op en transformeerde het universum van grotendeels ondoorzichtig naar het schitterende sterrenlandschap dat we vandaag zien. Bevindingen van NASA's Spitzer Space Telescope wijzen erop dat de eerste sterrenstelsels extreem grote hoeveelheden ioniserende straling vrijgaven - ultraviolet licht, röntgenstraling en gammastraling - die de waterstofmist had kunnen verstoren.

Afbeelding
Hubble's Ultra Deep Field-opname, voor het eerst onthuld in 2004 met aanvullende waarnemingen in de daaropvolgende jaren, onthulde duizenden sterrenstelsels die teruggaan tot binnen een paar honderd miljoen jaar na de oerknal. Roman zou een vergelijkbare waarneming op een veel grotere schaal kunnen doen, waarbij miljoenen sterrenstelsels worden onthuld in plaats van duizenden. Een Romeins ultradiep veld zou een gedetailleerd beeld geven van de omgevingen rond sterrenstelsels in verschillende stadia van ontwikkeling, en aanwijzingen geven over hoe ze evolueren.
Credits: NASA, ESA, H. Teplitz en M. Rafelski (IPAC/Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona State University) en Z. Levay (STScI)

Een Romeins ultradiep-veldprogramma zou ons begrip van het tijdperk van reïonisatie kunnen vergroten door brede beelden te onthullen met meer dan 10.000 sterrenstelsels uit dit relatief korte kosmische tijdperk, dat plaatsvond ergens tussen de tijd dat het universum ongeveer 600 miljoen tot 900 miljoen jaar oud was, en een gedetailleerd beeld van de omgevingen rond deze sterrenstelsels. Dit zou wetenschappers kunnen helpen begrijpen wat de oorzaak was van reïonisatie, wanneer het precies gebeurde en of het voorkomen uniform of fragmentarisch was.

Roman heeft ook de kracht om te onthullen hoe sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels - die enkele van de grootste structuren in het universum vormen - in de loop van de tijd zijn geëvolueerd. Wetenschappers denken dat sterrenstelsels zijn geboren in enorme bolvormige klompen donkere materie, halo's genaamd. Waarnemingen geven aan dat de helderheid van elk sterrenstelsel, of de absolute helderheid, verband houdt met de massa van de halo van donkere materie waarin het zich bevindt. Door een ultradiep veldbeeld te creëren, zou Roman astronomen kunnen helpen dit verband beter te begrijpen. Dit heeft implicaties voor niet alleen de vorming van sterrenstelsels, maar ook voor het standaard kosmologische model - het theoretische model van hoe het universum evolueert - dat een parameter voor het klonteren van donkere materie omvat.

"Roman zou een licht kunnen werpen op zoveel kosmische mysteries in slechts een paar honderd uur observatietijd", zegt Bruno Villasenor, een afgestudeerde student aan de University of California Santa Cruz en co-auteur van de studie. “Het is verbazingwekkend om te bedenken dat tot ongeveer honderd jaar geleden niemand zeker wist of er andere sterrenstelsels bestonden. Nu biedt Roman ons de mogelijkheid om duizenden van de eerste sterrenstelsels te observeren die in het zeer vroege heelal verschenen!”

De Nancy Grace Roman Space Telescope wordt beheerd in NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, met deelname van NASA's Jet Propulsion Laboratory en Caltech/IPAC in Zuid-Californië, het Space Telescope Science Institute in Baltimore, en een wetenschappelijk team bestaande uit wetenschappers van verschillende onderzoeksinstellingen. De belangrijkste industriële partners zijn Ball Aerospace and Technologies Corporation in Boulder, Colorado; L3Harris Technologies in Melbourne, Florida; en Teledyne Scientific & Imaging in Thousand Oaks, Californië.

https://www.nasa.gov/feature/goddard/20 ... epest-view
Een mens is net een open boek, je moet het enkel kunnen lezen.

Plaats reactie