p Uma das imagens mais icônicas do Telescópio Espacial Hubble é o Hubble Ultra Deep Field, que revelou uma miríade de galáxias em todo o universo, remontando a algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang. Hubble olhou para um único pedaço de céu aparentemente vazio por centenas de horas, começando em setembro de 2003, e os astrônomos revelaram esta tapeçaria de galáxias pela primeira vez em 2004, com mais observações nos anos subsequentes. p O próximo telescópio espacial Nancy Grace Roman da NASA será capaz de fotografar uma área do céu pelo menos 100 vezes maior que o Hubble com a mesma nitidez. Entre as muitas observações que serão possibilitadas por esta ampla visão do cosmos, astrônomos estão considerando a possibilidade e o potencial científico de um Telescópio Espacial Romano "campo ultra-profundo". Tal observação pode revelar novos insights sobre assuntos que vão desde a formação de estrelas durante a juventude do universo até a forma como as galáxias se agrupam no espaço.

p Roman vai permitir novas ciências em todas as áreas da astrofísica, do sistema solar ao limite do universo observável. Grande parte do tempo de observação de Roman será dedicado a pesquisas em grandes áreas do céu. Contudo, algum tempo de observação também estará disponível para a comunidade astronômica em geral solicitar outros projetos. Um campo ultra profundo romano poderia beneficiar muito a comunidade científica, dizem os astrônomos.

p "Como um conceito de ciência comunitária, poderia haver retornos científicos empolgantes de observações de campo ultraprofundas por Roman. Gostaríamos de envolver a comunidade astronômica para pensar em maneiras pelas quais eles poderiam tirar proveito das capacidades de Roman, "disse Anton Koekemoer do Space Telescope Science Institute em Baltimore, Maryland. Koekemoer apresentou a ideia do campo ultra-profundo romano na 237ª reunião da American Astronomical Society, em nome de um grupo de astrônomos abrangendo mais de 30 instituições.

p Como um exemplo, um campo ultra-profundo romano poderia ser semelhante ao Campo Ultra Profundo Hubble - olhando em uma única direção por algumas centenas de horas para construir uma imagem extremamente detalhada de muito tênue, objetos distantes. No entanto, embora o Hubble tenha capturado milhares de galáxias desta forma, Roman iria coletar milhões. Como resultado, permitiria uma nova ciência e melhoraria muito a nossa compreensão do universo.

p Estrutura e história do universo

p Talvez o mais empolgante seja a possibilidade de estudar o universo primordial, que corresponde às galáxias mais distantes. Essas galáxias também são as mais raras:por exemplo, apenas alguns são vistos no Hubble Ultra Deep Field.

p Graças ao amplo campo de visão de Roman e aos dados de infravermelho próximo de qualidade semelhante aos de Hubble, poderia descobrir muitas centenas, ou possivelmente milhares, destes mais jovens, galáxias mais distantes, intercaladas entre milhões de outras galáxias. Isso permitiria aos astrônomos medir como eles se agrupam no espaço, bem como suas idades e como suas estrelas se formaram.

p "Roman também geraria sinergias poderosas com telescópios atuais e futuros no solo e no espaço, incluindo o telescópio espacial James Webb da NASA e outros, "disse Koekemoer.

p Avançando no tempo cósmico, Roman pegaria galáxias adicionais que existiam cerca de 800 milhões a 1 bilhão de anos após o big bang. Naquela hora, galáxias estavam apenas começando a se agrupar em aglomerados sob a influência da matéria escura. Embora os pesquisadores tenham simulado este processo de formação de estruturas em grande escala, um campo ultraprofundado romano forneceria exemplos do mundo real para testar essas simulações.

p Formação de estrelas ao longo do tempo cósmico

p O universo primitivo também experimentou uma tempestade de formação de estrelas. As estrelas estavam nascendo em taxas centenas de vezes mais rápidas do que as que vemos hoje. Em particular, astrônomos estão ansiosos para estudar "amanhecer cósmico" e "meio-dia cósmico, "que juntos cobrem um período de 500 milhões a 3 bilhões de anos após o big bang, quando a maior parte da formação de estrelas estava acontecendo, bem como quando os buracos negros supermassivos eram mais ativos.

p "Porque o campo de visão de Roman é tão grande, será uma mudança de jogo. Seríamos capazes de amostrar não apenas um ambiente em um campo de visão estreito, mas, em vez disso, uma variedade de ambientes capturados pela visão de olhos arregalados de Roman. Isso nos dará uma noção melhor de onde e quando a formação de estrelas estava acontecendo, "explicou Sangeeta Malhotra do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland. Malhotra é um co-investigador nas equipes de investigação científica romana que trabalham na aurora cósmica, e liderou programas que fazem espectroscopia profunda com Hubble, aprender sobre distantes, galáxias jovens.

p Os astrônomos estão ansiosos para medir as taxas de formação de estrelas nesta época distante, o que pode influenciar uma variedade de fatores, como a quantidade de elementos pesados ​​observados. As taxas de formação de estrelas podem depender se uma galáxia está ou não dentro de um grande aglomerado. Roman será capaz de obter espectros fracos que mostrarão "impressões digitais" distintas desses elementos, e fornecem distâncias precisas (chamadas redshifts) das galáxias.

p "Os especialistas em população podem perguntar, que diferenças existem entre as pessoas que vivem em grandes cidades, contra aqueles no subúrbio, ou áreas rurais? De forma similar, como astrônomos, podemos perguntar, as galáxias formadoras de estrelas mais ativas vivem em regiões muito aglomeradas, ou apenas nas bordas dos clusters, ou eles vivem isolados? ”disse Malhotra.

p Big data e aprendizado de máquina

p Um dos maiores desafios da missão romana será aprender a analisar a abundância de informação científica nos conjuntos de dados públicos que ela produzirá. Num sentido, Roman criará novas oportunidades não apenas em termos de cobertura do céu, mas também na mineração de dados.

p Um campo ultraprofundado romano conteria informações sobre milhões de galáxias - muitas para serem estudadas por pesquisadores um de cada vez. O aprendizado de máquina - uma forma de inteligência artificial - será necessário para processar o enorme banco de dados. Embora seja um desafio, também oferece uma oportunidade. "Você poderia explorar questões completamente novas que não poderia abordar anteriormente, "afirmou Koekemoer.

p "O potencial de descoberta possibilitado pelos enormes conjuntos de dados da missão romana pode levar a avanços na nossa compreensão do universo, além do que podemos imaginar atualmente, "Koekemoer acrescentou." Esse pode ser o legado duradouro de Roman para a comunidade científica:não apenas respondendo às questões científicas que pensamos poder abordar, mas também novas questões que ainda temos que pensar. "