一個科學家小組預測了南希·格雷斯·羅曼太空望遠鏡的高緯度廣域調查對宇宙學中關鍵問題的科學影響。這個觀測項目將包括成像和光譜，前者揭示了像遙遠的星系這樣的天體的位置、形狀、大小和顏色，後者則是測量來自這些天體的不同波長的光的強度，跨越宇宙的同一巨大範圍。科學家們將能夠利用這個豐富的數據集，利用各種交叉檢查技術的力量，這有望對宇宙學中一些最棘手的問題進行前所未有的觀察。
當它在2027年開始工作時，羅曼太空望遠鏡將產生使用現有望遠鏡無法實現的結果。它的影響將通過與其他新設施（如與薇拉·庫珀·魯賓天文台合作）而得到進一步加強。薇拉·庫珀·魯賓天文台（Vera C. Rubin）是一個全新的寬視場望遠鏡，目前正在智利Cerro Pachón山頂建造。魯賓天文台計劃於2024年開始全面運行，其計劃中的10年調查將延伸至羅曼的五年主要任務。
“通過預測羅曼的科學回報，我們希望幫助科學界制定觀察宇宙的最佳策略，”亞利桑那大學的副教授Tim Eifler說。“我們急切地等待着任務將發回的圖像和數據，以幫助我們更好地了解宇宙中一些最大的謎團。”
該團隊的結果在Eifler領導的兩篇論文中進行了描述，並發表在10月版的《皇家天文學會月報》上。這項研究是更廣泛的世界頂級科學家團隊努力的一部分，他們準備分析羅曼的宇宙學數據。
Eifler說：”我們的研究之所以能夠進行，是因為所有的專業知識，從理論家到觀察員，都存在於這個更大的團隊中。
羅曼太空望遠鏡任務的多面性歸功於它在一個巨大的視野中結合了成像和光譜學，這使得兩個主要的宇宙學技術得以實現：星系集群和弱引力透鏡。第一項技術測量數以億計的微弱星系的確切位置。弱透鏡測量星系的圖像是如何被介入物質的引力所扭曲的。憑藉其寬廣、深邃的視野，羅曼將使科學家們能夠研究宇宙的結構和演變，並以前所未有的方式探索宇宙加速的概念。
了解宇宙如何演化到現在的狀態，將提供關於什麼在加速宇宙膨脹的線索。除了弱透鏡和星系集群，羅曼還將通過多種方式研究這一奧秘，包括勘察天空中一種被稱為Ia型超新星的特殊類型的爆炸星。這項任務還將通過測量星系團的質量和紅移來探測宇宙加速，星系團是宇宙中最大的結構。這些結構的數量和大小取決於宇宙膨脹的速度如何變化。
日本名古屋大學副教授、這些論文的共同作者Hironao Miyatake說：“使用幾種不同的方法來研究宇宙加速背後的原因將幫助天文學家大大減少困擾着膨脹測量的不確定性。每種方法都會對其他方法進行交叉檢查，這是羅曼能夠提供極其精確的結果的原因之一。”
結合如此多的觀測方法，將使天文學家也能調查更多的謎團，包括確定暗物質的數量–只有通過其引力效應才能檢測到的不可見物質–以及追蹤早期宇宙中形成大質量星系種子的黑洞的成長。
亞利桑那大學助理教授、論文的共同作者Elisabeth Krause說：“羅曼是專門為解決宇宙加速等謎題而設計的，但它對宇宙的巨大視野將揭示出一個數據寶庫，可能也有助於解釋其他謎題。這項任務甚至可以幫助回答還沒有人想到要問的問題。”
羅曼並不是唯一一個旨在探測宇宙加速的觀測站。在一篇論文中，研究小組探討了羅曼將如何與另一個望遠鏡攜手合作：魯賓天文台。魯賓天文台以美國天文學家薇拉·庫珀·魯賓命名，魯賓表明星系主要由暗物質構成，魯賓天文台將利用其8.4米（27.4英尺）的主鏡對天空進行真正巨大的調查，在10年內覆蓋大約44%的天空。
Eifler說：“就波長而言，羅曼的觀測將從魯賓的觀測結束時開始。羅曼計劃觀察較小的天空區域，但是它將看到更深的地方，併產生更清晰的圖片，因為它將位於地球的大氣層之上。”
目前羅曼的高緯度廣域調查的觀測策略將能夠在大約一年的時間裡觀測大約5%的天空。然而，該團隊說明了改變調查的設計如何能夠產生引人注目的結果。例如，該調查可以被擴展，以覆蓋更多的魯賓將觀察的相同區域。或者，它可以使用一個單一的廣泛的過濾器來觀察星系，而不是用四個獨立的過濾器來成像，這樣可以更快地進行觀察，同時仍然保持調查的深度。
Krause表示：“考慮到我們將從合併兩台望遠鏡的觀測中獲得的好處是令人興奮的。羅曼將從魯賓更大的觀測場中獲益，而魯賓將從羅曼更好的圖像質量中獲得一些更深的觀測，從而獲得巨大的收益。這些任務將大大增強彼此的實力。”
南希·格雷斯·羅曼太空望遠鏡由位於馬里蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達德太空飛行中心管理，美國宇航局噴氣推進實驗室和位於南加州的加州理工學院/IPAC，位於巴爾的摩的太空望遠鏡科學研究所，以及由各研究機構的科學家組成的科學團隊參與其中。主要的工業夥伴是位於科羅拉多州博爾德的波爾航空航天和技術公司；位於佛羅里達州墨爾本的L3Harris技術公司；以及位於加利福尼亞州千橡樹市的Teledyne科學和成像公司。