3月 29, 2024

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NASA のナンシー グレース ルーマニア宇宙望遠鏡からの新しいシミュレートされた画像に数百万の銀河が表示されます

NASA のナンシー グレース ルーマニア宇宙望遠鏡からの新しいシミュレートされた画像に数百万の銀河が表示されます

数十万の銀河を含むローマン・ディープ・フィールドのこの画像は、合成調査のわずか 1.3% にすぎず、それ自体は計画されたローマン調査のわずか 1% です。 銀河は色分けされており、赤い銀河ほど遠くにあり、白い銀河ほど近くにあります。 このシミュレーションは、大規模で深い調査を行い、現在の望遠鏡では不可能な方法で宇宙を統計的に研究するローマンの能力を示しています。 クレジット: M. Troxel および Caltech-IPAC/R. Hurt

科学者たちは、ルーマニアのナンシー・グレース宇宙望遠鏡による将来の観測から何が期待できるかを示す大規模な合成調査を作成しました。 これは実際の将来の調査のごく一部にすぎませんが、このシミュレートされたバージョンには、驚異的な数の銀河が含まれています.3,300万個の銀河と、私たちの故郷の銀河の200,000個の前景星があります.

このシミュレーションは、科学者が最良の観測戦略を計画し、膨大な量のミッション データをマイニングするためのさまざまな方法をテストし、他の望遠鏡とのタンデム観測から何を学べるかを調べるのに役立ちます。

ノースカロライナ州ダーラムにあるデューク大学の物理学准教授であるマイケル・トロクセル氏は、「ローマンが返すデータの量は、宇宙望遠鏡としては前例のないものです。 「私たちのシミュレーションは、ミッションのフィードバックを最大限に活用していることを確認するために使用できるテストの場です。」

チームは、もともとチリにあり、2024 年に本格的な運用を開始する予定のベラ C. ルービン天文台を使用して、科学計画をサポートするために開発された架空の宇宙からデータを引き出しました。ローマンとルービンのシミュレーションは同じソースを使用しているため、天文学者は比較できます彼らが宇宙を積極的に調査すると、望遠鏡の観測をペアリングすることから何を学ぶことが期待できるかを確認します。

Troxell が主導した結果を説明する論文が受理され、 王立天文学会の月例通知.

このビデオは、シミュレートされたディープ フィールド画像で最も遠い銀河を赤で示すことから始まります。 ズームアウトすると、近くの銀河 (黄色と白) のレイヤーがフレームに追加されます。 さまざまな宇宙の時代を研究することで、ローマンは宇宙の膨張の歴史をたどり、銀河が時間とともにどのように進化してきたかなどを研究することができます。 クレジット: Caltech-IPAC/R. Hurt と M. トロクセル

宇宙建設

ローマンの広緯度地域調査は、新しいシミュレーションの焦点であるイメージングと、宇宙の同じ広大な帯にわたる分光法の両方で構成されます。 分光法には、さまざまな波長の宇宙体からの光の強度を測定することが含まれますが、ローマンイメージングは​​、暗黒物質のマッピングに使用される何億もの暗い銀河の正確な位置と形状を明らかにします。 この神秘的な物質は目に見えませんが、天文学者は通常の物質への影響を観察することでその存在を推測できます。

質量のあるものはすべて、時空の構造をゆがめます。 質量が大きいほど、ねじれが大きくなります。 これにより、重力レンズと呼ばれる効果が生まれます。これは、遠くの光源からの光が介在するオブジェクトを通過するときに歪むときに発生します。 これらのレンズ状天体が巨大な銀河または銀河団である場合、背景のソースがぼやけたり、複数の画像として表示されることがあります。

質量の少ないオブジェクトは、弱いレンズ効果と呼ばれるより微妙な効果を生み出すことができます。 ローマンは、暗黒物質の塊が遠方の銀河の外観をどのようにゆがめるかを見るために、弱いレンズ効果を使用するのに十分なほど敏感です. これらのレンズ効果を観察することで、科学者は暗黒物質の理解におけるより多くのギャップを埋めることができます.

この図は、合成画像 (挿入図、オレンジ色の輪郭)、シミュレートされた領域全体 (左上中央の緑色の輪郭)、および天文学者によって実施される将来の完全な調査のサイズ (左下の大きな四角は青色で囲まれています)。 デジタル スカイ サーベイからの背景は、各領域がカバーする空の範囲を示しています。 合成画像は満月と同じくらい空をカバーしており、将来のローマの調査では、北斗七星よりもはるかに広い領域をカバーします。 ハッブル宇宙望遠鏡やジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が将来の調査サイズの領域を画像化するのに約 1,000 年かかるのに対し、ローマンはわずか 7 か月強で画像化します。 クレジット: NASA のゴダード宇宙飛行センターと M. トロクセル

コロンバスにあるオハイオ州立大学の物理学教授であり、この論文の共著者でもあるクリス・ヒラタは、次のように述べています。

「しかし、予測は本質的に統計的なものであるため、宇宙の広大な領域を観察することによってそれらをテストします。広い視野を持つローマの球体は、空を効率的にスキャンするように改善され、設計されたジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡などの観測所を補完します。個々のオブジェクトのより深い調査のために。」

地球と宇宙

ローマ総合測量は空の 20 平方度をカバーしており、これは満月の 95 個分に相当します。 実際の調査は 100 倍の大きさになり、10 億個以上の銀河が明らかになります。 ルービンは、より広い領域 (18,000 平方度、全天の約半分) をスキャンしますが、地球の乱れた大気を透視する必要があるため、解像度は低くなります。

このアニメーションは、天文学者が将来、ローマの深場観測でどのようなことができるようになるかを示しています。 銀河と暗黒物質の重なり合うクラスターの重力は、アニメーションに示されているように、遠くのオブジェクトからの光を反射し、それらの外観を歪める可能性があります. 歪んだ光を研究することで、天文学者はとらえどころのない暗黒物質を研究することができます。暗黒物質は、目に見える物質への重力の影響を通じて間接的にしか測定できません。 おまけとして、このレンズは光が拡大された遠方の銀河も見やすくします。 クレジット: Caltech-IPAC/R. Hurt

Roman と Rubin のシミュレーションを組み合わせることで、科学者が両方の画像セットで同じオブジェクトを検出しようとする最初の機会が提供されます。 これは重要です。なぜなら、地上での観測は、近くにある複数のソースを個別のオブジェクトとして区別できるほど常に鮮明であるとは限らないからです。 時々それらは一緒にフェードし、レンズの測定値に影響を与えます。 現在、学者は、それらをローマのオブジェクトと比較することにより、そのようなオブジェクトをロビンの画像に「アンパック」することの難しさと利点を判断できます。

ローマンの大規模な宇宙観により、天文学者は、宇宙の構造と進化を研究し、暗黒物質をマッピングし、宇宙が膨張している理由を説明しようとする主要な理論を区別するという調査の主な目標よりもはるかに多くのことを達成することができます。 . 宇宙は加速しています。 科学者は、新しいシミュレートされたルーマニアのデータをくまなく調べて、宇宙の大部分を非常に詳細に見ることから得られる追加の科学を味わうことができます。

メリーランド州グリーンベルトにある NASA ゴダード宇宙飛行センターのローマン ミッションの主任プロジェクト科学者であるジュリー マッケンナリーは、次のように述べています。 . 「このミッションは、宇宙論の重要な問題に答えるのに役立ち、解決すべきまったく新しい謎を明らかにします。」

詳しくは:
Michael Troxell et al., ルビン天文台と共同ルーマニア宇宙望遠鏡の広視野工業画像調査, 王立天文学会の月例通知 (2023)。 DOI: 10.1093/mnras/stad664. の上 arXiv:
doi.org/10.48550/arXiv.2209.06829

ジャーナル情報:
王立天文学会の月例通知


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