El Telescopio Espacial Nancy Grace Roman (abreviado como Telescopio Espacial Roman, Roman, NGRST o RST) es un telescopio espacial infrarrojo de la NASA que fue lanzado en una trayectoria hacia una órbita Sol-Tierra L2 el 30 de agosto de 2026 por un vehículo de lanzamiento Falcon Heavy. Recibe el nombre de la exjefa de astronomía de la NASA, Nancy Grace Roman.
El telescopio se basa en un espejo primario existente de 2,4 m (7,9 pies) con un amplio campo de visión, donado por la Oficina Nacional de Reconocimiento y que transportará 2 instrumentos científicos. El Instrumento de Campo Amplio (WFI) es una cámara visible y de infrarrojo cercano multibanda de 300,8 megapíxeles, que proporciona una nitidez de imágenes comparable a la lograda por el Telescopio Espacial Hubble en un campo de visión de 0,28 grados cuadrados, 100 veces mayor que las cámaras de imagen de Hubble. El Instrumento Coronagraph (CGI) es una cámara y espectrómetro de alto contraste y campo de visión pequeño que cubre longitudes de ondas visibles y cercanas al infrarrojo utilizando una novedosa tecnología de supresión de la luz estelar.
Sus objetivos incluyen la búsqueda de planetas extrasolares utilizando microlentes gravitatorios, junto con la exploración de la cronología del universo y el crecimiento de la estructura cósmica, con el objetivo final de medir los efectos de la energía oscura, la consistencia de la relatividad general y la curvatura del espacio-tiempo. Roman fue recomendado en 2010 por el comité de Encuesta Decenal del Consejo Nacional de Investigación de Estados Unidos como la máxima prioridad para la próxima década de astronomía. Fue aprobado para su desarrollo y lanzamiento el 17 de febrero de 2016. La NASA espera publicar las primeras imágenes de Roman a principios de 2027.
Objetivos científicos Los objetivos científicos de Roman buscan abordar cuestiones de vanguardia en cosmología e investigación de exoplanetas, incluyendo:
Respondiendo preguntas básicas sobre la energía oscura, complementarias a la misión Euclid de la Agencia Espacial Europea (ESA), incluyendo: ¿La aceleración cósmica es causada por un nuevo componente energético o por la ruptura de la relatividad general a escala cosmológica? Si la causa es un nuevo componente energético, ¿su densidad energética es constante en el espacio y el tiempo, o ha evolucionado a lo largo de la historia del universo? Roman utilizará 3 técnicas independientes para sondear la energía oscura: oscilaciones acústicas bariones, observaciones de supernovas distantes y lentes gravitacionales débiles. Completar un censo de exoplanetas para ayudar a responder nuevas preguntas sobre el potencial de vida en el universo: ¿Cuán comunes son los sistemas solares como el nuestro? ¿Qué determina la habitabilidad de los mundos similares a la Tierra? Este censo utiliza una técnica que pueden encontrar exoplanetas con una masa solo unas pocas veces mayor que la de la Luna: la microlente gravitatoria. El censo también incluirá una muestra de planetas flotantes con masas probablemente equivalentes a la de Marte. Estableciendo un modo investigador invitado, que permite a las investigaciones de encuesta responder a diversas preguntas sobre nuestra galaxia y el universo. Proporcionando un coronógrafo para la imagen directa de exoplanetas que proporcionarían las primeras imágenes y espectros directos de planetas alrededor de nuestros vecinos más cercanos, similar a nuestros propios planetas gigantes. Detección de agujeros negros primordiales.
Instrumentos El telescopio debe llevar dos instrumentos. Ambos fueron instalados en el telescopio en diciembre de 2024.
WFI El Instrumento de Campo Amplio (WFI) es el principal instrumento científico para la misión. Es una cámara de 300,8 megapíxeles que proporciona imágenes multibanda y espectroscopía desde el visible de hasta el infrarrojo cercano (0,48 a 2,30 μm). Ocho filtros científicos, una banda ancha y siete filtros más estrechos proporcionan imágenes de alta calidad en subconjuntos del ancho espectral total del instrumento. También lleva tanto un prisma de alta dispersión como un prisma de menor dispersión para espectroscopía sin rendijas de campo amplio.
Un "elemento oscuro" hecho de espectral puede bloquear la luz del espacio y reflejar la luz de calibración en el detector. Los ocho filtros, dos elementos de espectroscopía y el elemento oscuro están todos conectados a un Conjunto de Rueda de Elementos (EWA) que rota un elemento a la vez hasta la posición activa. Esto permite a los científicos elegir qué colores de luz se necesitan para cada misión, o cambiar entre modos de imagen y espectroscopía.
Una matriz de plano focal (FPA) basada en HgCdTe captura un campo de visión de 0,28 grados cuadrados con una resolución de 0,11 segundos de arco. La matriz de detectores está compuesta por 18 detectores H4RG-10 proporcionados por Teledyne. El instrumento cuenta con capacidad de calibración a bordo para ayudar a los científicos a discernir los cambios sutiles en las imágenes de su misión de materia oscura en comparación con las distorsiones ordinarias de la óptica o del FPA. El FPA está acoplado a un conjunto de actuadores hexápodos que pueden reposicionar el plano focal en la mejor posición de enfoque basándose en el análisis desde tierra, para asegurar que las imágenes capturadas sean siempre de alta calidad durante toda la vida útil de la misión. El WFI se completó y envió a la NASA en agosto de 2024.
CGI El Instrumento Coronagráfico (CGI) es un coronagrama de alto contraste que cubre longitudes de onda más cortas (de 575 nm a 825 nm) utilizando tecnología de supresión de la luz estelar de doble deformidad en espejos. Está designado a lograr una supresión parcial por mil millones de la luz estelar para permitir la detección y espectroscopía de planetas con una separación visual de tan solo 0,15 segundos de arco respecto a sus estrellas anfitriones. CGI está pensado como un demostrador tecnológico para un instrumento de imagen de exoplanetas en un futuro gran observatorio espacial, como el Observatorio de Mundos Habitables (HWO).
Historia
Orígenes miniatura|Concepto WFIRST-AFTA, 2013 El diseño del Telescopio Espacial Roman comparte herencia con varios diseños propuestos para la Misión Conjunta de Energía Oscura (JDEM) entre la NASA y el Departamento de Energía (DOE). El diseño original, llamado WFIRST (Wide-Field Infrared Survey Telescope) Design Mission 1, fue estudiado entre 2011 y 2012, con un telescopio anastigmato de tres espejos y sin obstáculos de 1,3 m (4,3 ft) de diámetro. Contenía un solo instrumento, un espectrómetro de prisma sin rendija, visible a infrarrojo cercano.
En 2012, surgió otra posibilidad: la NASA podría utilizar un telescopio de segunda mano de la Oficina Nacional de Reconocimiento (NRO) fabricado por Harris Corporation para llevar a cabo una misión similar a la prevista para WFIRST. La NRO ofreció donar 2 telescopios, del mismo tamaño que el Telescopio Espacial Hubble pero con una distancia focal menor y, por tanto, un campo de visión más amplio. Esto proporcionó un importante impulso político al proyecto, aunque el telescopio representa sola una fracción modesta del coste de la misión y las condiciones de contorno del diseño del NRO pueden hacer que el coste total supere el de un diseño nuevo. Este concepto de misión, denominado WFIRST-AFTA (Activos de Telescopios Enfocados en Astrofísica), fue desarrollado por un equipo científico y técnico; esta misión es ahora el único plan actual de la NASA para el uso de los telescopios de la NRO. El diseño base roman incluye un coronógrafo para permitir la imagen directa de exoplanetas.
Se estudiaron varias implantaciones de WFIRST/Roman. Estas incluyeron la configuración Joint Dark Energy Mission-Omega, una Misión de Referencia de Diseño Provisional con un telescopio de 1,3 m (4,3 pies), la Misión de Referencia de Diseño 1 con un telescopio de 1,3 m, la Misión de Referencia de Diseño 2 con un telescopio de 1,1 m (3,6 pies), y varias iteraciones de la configuración AFTA de 2,4 m (7,9 pies).
Formulacion En el año fiscal 2014, el Congreso proporcionó 56 millones de dólares para Roman, y en 2015 50 millones de dólares. La ley de gastos del año fiscal 2016 proporcionó 90 millones de dólares para Roman, muy por encima de la solicitud de la NASA de 14 millones, permitiendo que la misión entrara en la "fase de formulación" en febrero de 2016. El 18 de febrero de 2016, la NASA anunció que Roman se había convertido formalmente en un proyecto (en lugar de un estudio), lo que significaba que la agencia tiene la intención de llevar a cabo la misión según lo establecido.
En ese momento, se eliminó la parte "AFTA" del concepto de misión WFIRST-AFTA, ya que solo se estaba siguiendo ese enfoque con un plan de lanzamiento a mediados de la década de 2020. El coste total de Roman en ese momento se esperaba en más de 2000 millones de dólares estadounidenses; La estimación presupuestaria de la NASA para 2015 era de unos 2000 millones de dólares estadounidenses en dólares de 2010, lo que corresponde a unos 2700 millones de dólares reales en el año real (ajustado por inflación).
En el informe final de 2015, Roman fue considerado tanto para una órbita geoestacionaria como para una órbita alrededor del punto de Lagrange Sol-Tierra L2. L2 tiene desventajas frente a la órbita geoestacionaria en cuanto a tasa de datos disponible y propelente necesario, pero ventajas para mejorar las restricciones de observación, mejor estabilidad térmica y un entorno de radiación más benigno. Algunos casos científicos (como la paralaje de microlente de exoplanetas) se mejoran en L2, pero la posibilidad de mantenimiento robótico en cualquiera de las ubicaciones es actualmente desconocida. En febrero de 2016, se decidió usar en órbita halo alrededor de L2.
Desarrollo miniatura|La Dra. Nancy Grace Roman, la primera Jefa de Astronomía de la NASA, aparece en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, aproximadamente en 1972. miniatura|Antena de alta ganancia para el Telescopio Espacial Roman, 2023 La misión comenzó el desarrollo de la Fase A en 2016 con Neils Gehrels, como científico del proyecto, presidiendo el Grupo de Trabajo de Ciencia de Formulaciones junto a los copresidentes Jeremy Kasdin y David Spergel. En abril de 2017, la NASA encargó una revisión independiente del proyecto para asegurar que el alcance y el coste de la misión se comprendieran y alinearan. La revisión reconoció que Roman ofrece «capacidades de prospección revolucionarias y sin precedentes» para energía oscura, exoplanetas y astrofísica general. pero dirigió a la misión a «reducir el coste y la complejidad los suficiente como para tener una estimación de costes coherente con el objetivo de costes de 3200 millones de dólares estadounidenses establecido al inicio de la Fase B».
En enero de 2018, la NASA anunció las reducciones realizadas en respuesta a esta recomendación, y que Roman procedería a la revisión de diseño de la misión en febrero de 2018 y comenzaría la Fase B en abril de 2018. La NASA confirmó (marzo de 2018) que los cambios realizados en el proyecto habían reducido su coste estimado de ciclo de vida a 3200 millones de dólares estadounidenses y que la decisión de la Fase B estaba prevista para comenzar el 11 de abril de 2018.