Se prevé que un nuevo telescopio de la NASA detecte 100.000 explosiones cósmicas

El telescopio espacial Nancy Grace Roman podría detectar 100.000 explosiones cósmicas (desde estrellas en explosión hasta agujeros negros que se alimentan) y proporcionar pistas para preguntas fundamentales sobre nuestro universo, incluida la naturaleza de la energía oscura y qué está causando la aceleración de la expansión del universo .

El telescopio de la NASA podría incluso encontrar evidencia de algunas de las primeras estrellas del universo , que se cree se autodestruyen completamente sin dejar rastro.

Mina de oro cósmica

Durante dos años, el Sondeo del Dominio del Tiempo en Altas Latitudes escaneará repetidamente una región del cosmos del tamaño de 90 lunas llenas cada cinco días. Los científicos combinarán las observaciones para crear películas que, con suerte, revelarán numerosas explosiones cósmicas.

El estudio se centra principalmente en encontrar una clase especial de supernova llamada tipo Ia, que se origina en sistemas estelares binarios que contienen al menos una enana blanca que roba material de una estrella compañera.

Los investigadores utilizan estas supernovas para medir distancias cósmicas y rastrear la expansión del universo, ya que alcanzan su punto máximo con aproximadamente el mismo brillo intrínseco. Determinar la velocidad de expansión del universo durante diferentes períodos cósmicos ofrece pistas sobre la energía oscura.

Benjamin Rose, profesor adjunto de la Universidad de Baylor, dirigió un estudio que simula el sondeo completo. Afirma: «Ya sea que se desee explorar la energía oscura, las estrellas moribundas, las centrales galácticas o, probablemente, incluso cosas completamente nuevas que nunca antes hemos visto, este sondeo será una mina de oro».

Los resultados sugieren que Roman podría detectar 27.000 supernovas de tipo Ia, diez veces más que todos los estudios previos combinados. La mayoría de las supernovas de tipo Ia detectadas hasta la fecha han ocurrido en los últimos 8.000 millones de años aproximadamente; se prevé que Roman detecte más de mil que explotaron hace más de 10.000 millones de años y docenas de hasta 11.500 millones de años.

Esto podría cambiar nuestra visión del universo primitivo y subsanar las lagunas en nuestra comprensión de la evolución del cosmos: «Rellenar estas lagunas de datos también podría subsanar las deficiencias en nuestra comprensión de la energía oscura», añade Rose. «Cada vez hay más pruebas de que la energía oscura ha cambiado con el tiempo, y Roman nos ayudará a comprender ese cambio al explorar la historia cósmica de maneras que otros telescopios no pueden».

Captura incidental cósmica

Roman recolectará una gran cantidad de captura incidental cósmica, explica Rebekah Hounsell, investigadora adjunta de la Universidad de Maryland-Condado de Baltimore. Se trata de otros fenómenos que no son útiles para algunos científicos, pero que serán invaluables para otros.

Esto incluye 60.000 supernovas de colapso de núcleo, que se producen cuando una estrella masiva agota su combustible y colapsa por su propio peso. Sus señales son similares a las de una supernova de tipo Ia, pero no son tan útiles para la investigación de la energía oscura.

“Al observar cómo cambia la luz de un objeto con el tiempo y dividirla en espectros, podemos distinguir entre todos los diferentes tipos de destellos que Roman verá”, añade Hounsell. “Con el conjunto de datos que hemos creado, los científicos pueden entrenar algoritmos de aprendizaje automático para distinguir entre diferentes tipos de objetos y analizar cuidadosamente la avalancha de datos de Roman para encontrarlos”.

Entre los muchos hallazgos potenciales de Roman se encuentran los eventos de disrupción de marea, causados cuando los remanentes estelares de una estrella destrozada por la intensa gravedad de un agujero negro se calientan y brillan. Roman podría encontrar 40 de estos eventos, lo que aportaría nueva información sobre la física de los agujeros negros.

El telescopio podría observar hasta 90 supernovas superluminosas, lo que explicaría por qué son 100 veces más brillantes que las supernovas típicas. También podría detectar kilonovas aún más raras y potentes, que se producen cuando dos estrellas de neutrones colisionan. Hasta la fecha, solo se ha detectado una, pero Roman podría detectar cinco más y revelar más sobre su destino: si resultan en una sola estrella de neutrones, un agujero negro o algo completamente distinto.

Roman podría incluso observar algunas de las primeras estrellas del Universo, cientos de veces más masivas que nuestro Sol. Los científicos creen que, en lugar de volverse tan pesadas que colapsaran como las estrellas modernas, los intensos rayos gamma en su interior se transformaron en pares de materia-antimateria que redujeron la presión interna hasta que colapsaron en explosiones autodestructivas tan potentes que potencialmente no dejaron rastro. Se han encontrado seis posibles supernovas de «inestabilidad de pares», pero aún no se han confirmado.

Rose cree que Roman hará la primera detección confirmada de una supernova de inestabilidad de pares, y el estudio predice que encontrará más de 10: "Son increíblemente lejanas y muy raras, por lo que se necesita un telescopio que pueda examinar gran parte del cielo con un nivel de exposición profundo en luz infrarroja cercana, y ese es Roman".

Esperando lo inesperado

Las simulaciones futuras podrían incluir más tipos de destellos cósmicos, como estrellas variables y galaxias activas, mientras que otros telescopios podrían seguir los descubrimientos de Roman para verlos en diferentes longitudes de onda y estudiarlos con más detalle.

"Roman encontrará un montón de cosas raras y maravillosas en el espacio, incluyendo algunas en las que ni siquiera habíamos pensado todavía”, dijo Hounsell. “Definitivamente, esperamos lo inesperado”.

Referencia de noticias

Simulación del reloj de arena: un catálogo para la encuesta de la comunidad central del dominio temporal de alta latitud romana, The Astrophysics Journal, julio de 2025. Rose, BM, et al.