वाइड-फील्ड साइंस – बड़ा
जेम्स रोहड्स / नासा – गोडार्ड स्पेस फ़्लाइट सेंटर, पीआई
इंटरगैलेक्टिक हाइड्रोजन का पुनर्आयनीकरण पहली बार था जब सितारों और आकाशगंगाओं का उनके आसपास के ब्रह्मांड पर वैश्विक प्रभाव पड़ा, और ब्रह्मांड में सामान्य पदार्थ के लिए अंतिम चरण का संक्रमण हुआ। नैन्सी ग्रेस रोमन स्पेस टेलीस्कोप पुनर्आयनीकरण (ईओआर) के युग में आकाशगंगाओं के लिए गंभीर रूप से आवश्यक व्यापक क्षेत्र सर्वेक्षण को सक्षम करेगा। विशेष रूप से, रोमन की विस्तृत क्षेत्र स्पेक्ट्रोस्कोपिक क्षमताएं ईओआर स्रोतों से लिमन अल्फा लाइन के प्रत्यक्ष अवलोकन की अनुमति देगी, जो तटस्थ अंतरगैलेक्टिक गैस के लिए प्रत्यक्ष, स्थानीय परीक्षण प्रदान करेगी, ऐसे पैमाने पर जो इस स्वाभाविक रूप से अमानवीय प्रक्रिया का अध्ययन करने के लिए पर्याप्त बड़े हैं और जो अन्य सुविधाओं के साथ अप्राप्य हैं।
यह प्रस्ताव गहरी इमेजिंग और स्पेक्ट्रोस्कोपी के माध्यम से कॉस्मिक डॉन की डब्ल्यूएफआई जांच की तैयारी के लिए पिछली कॉस्मिक डॉन विज्ञान जांच टीम के काम पर आधारित है। इसके लिए हम करेंगे:
(1) उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाले हाइड्रोडायनामिक सिमुलेशन और z > 7 पर लाइमन-अल्फा के विकिरण हस्तांतरण के साथ बड़े अर्ध-विश्लेषणात्मक सिमुलेशन को जोड़कर, ब्रह्मांडीय भोर आकाशगंगाओं का अनुकरण करें। इन सिमुलेशन को JWST से गहन टिप्पणियों द्वारा सूचित और बाधित किया जाएगा।
(2) रोमन ग्रिज्म और प्रिज्म के लिए कस्टम निर्मित उच्च निष्ठा दृश्य सिमुलेशन विकसित करें, जिसकी शुरुआत JWST से देखी गई गहरी और विस्तृत क्षेत्र इमेजिंग से होगी।
(3) उच्च रेडशिफ्ट लाइन उत्सर्जकों, क्वासर और लाइमन ब्रेक आकाशगंगाओं के लिए चयन विधियों को अनुकूलित करें, जिसमें स्पेक्ट्रोस्कोपिक जानकारी शामिल है जो फोटोमेट्रिक खोजों की तुलना में मजबूती और दक्षता को बढ़ाएगी।
(4) लिमन अल्फा स्रोतों की क्लस्टरिंग, लिमन अल्फा एमिटर वितरण की टोपोलॉजी, और 21 सेमी उपायों के साथ क्रॉस-सहसंबंध जैसे मजबूत उपायों का उपयोग करके पुनर्आयनीकरण को मापने के लिए मात्रात्मक मेट्रिक्स का पता लगाएं।
ब्रह्मांडीय भोर के अध्ययन के लिए वाइड फील्ड स्लिटलेस स्पेक्ट्रोस्कोपी को लागू करने के लिए उच्च अक्षांश वाइड एरिया सर्वेक्षण में मांगी गई वर्णक्रमीय रेखाओं की तुलना में 10 गुना कम स्पेक्ट्रल रेखाओं के अनुकूलित निष्कर्षण की आवश्यकता होती है। ऐसे अवलोकनों में उथले सर्वेक्षणों की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण भीड़ होगी। इसके लिए अवलोकन और स्रोत का पता लगाने वाले एल्गोरिदम और अभूतपूर्व विवरण वाले डेटा सिमुलेशन दोनों के लिए नई रणनीतियों की आवश्यकता है जो वर्तमान में नियोजित उपकरणों और विधियों से परे हों।
हम रोमन स्लिटलेस डेटा का अनुकरण करने के लिए आवश्यक उपकरण विकसित करेंगे। हम उच्च निष्ठा सिमुलेशन का उत्पादन करेंगे जिसमें (ए) ग्रिज्म डेटा में डीफोकस्ड उच्च विवर्तनिक आदेश शामिल हैं, जिनके तरंग दैर्ध्य-निर्भर पैटर्न को मौजूदा पैकेजों द्वारा अनुकरण नहीं किया जा सकता है; (बी)अत्यधिक अरेखीय प्रिज्म फैलाव; (सी) स्थिति-निर्भर ट्रेस, फैलाव समाधान, और पासबैंड किनारे, और (डी) तरंग दैर्ध्य और स्थिति पर निर्भर बिंदु प्रसार कार्य।
इन उपकरणों का उपयोग करके, हम जांच करेंगे कि गहराई, क्षेत्र, अलग-अलग रोल कोणों की संख्या और अन्य अवलोकन पैरामीटर इनपुट संरचनाओं को पुनर्प्राप्त करने की क्षमता को कैसे प्रभावित करते हैं। हम योग्यता के आंकड़े भी विकसित करेंगे जो गहराई बनाम क्षेत्र जैसे भविष्य के ट्रेडऑफ़ का मात्रात्मक मूल्यांकन करने में मदद करेंगे। हम रेडशिफ्ट के कार्य के रूप में आयनीकरण फोटॉन बजट का अध्ययन करने और उनके स्थानीय वातावरण पर युग-पुनरावृत्ति आकाशगंगा गुणों की निर्भरता का अध्ययन करने के लिए रणनीतियों को परिभाषित करेंगे।
परिणाम अंततः व्यापक उपयोगकर्ता समुदाय तक पहुंचकर रोमन स्लिटलेस स्पेक्ट्रोस्कोपी के सभी अनुप्रयोगों को लाभान्वित करेंगे। हम पहचान दक्षता और माप निष्ठा का परीक्षण करने के लिए यथार्थवादी पृष्ठभूमि दृश्यों में उपयोगकर्ता द्वारा प्रदत्त स्पेक्ट्रा और स्थानिक प्रोफाइल के साथ सिम्युलेटेड स्रोतों को इंजेक्ट करने के लिए उपकरण प्रदान करेंगे। यह विविध सामान्य खगोल भौतिकी सर्वेक्षण कार्यक्रमों पर लागू हो सकता है, और उच्च अक्षांश विस्तृत क्षेत्र सर्वेक्षण से आकाशगंगा रेडशिफ्ट सर्वेक्षण ब्रह्मांड विज्ञान परिणामों पर भी लागू हो सकता है। हम परिणाम और एल्गोरिदम साझा करने के लिए विज्ञान केंद्रों के साथ काम करने की उम्मीद करते हैं, और सामान्य समुदाय के लिए डेटा चुनौतियां और प्रशिक्षण भी पेश करते हैं। अब इन उपकरणों को विकसित करके, हम समुदाय को विज्ञान संचालन के पहले दिन, आकाशगंगाओं से किलोनोवा तक, रोमन स्पेक्ट्रोस्कोपी के वैज्ञानिक अनुप्रयोगों के लिए तैयार होने में मदद करेंगे।
