Razgovarajmo o SPHERExu: Misija da pronađemo podrijetlo svemira

Kada je riječ o pričama o podrijetlu, naš svemir ima dobar. Općenito prihvaćena teorija je da je prije 12 do 14 milijardi godina, vidljivi svemir bio veličine grožđa.

Zatim, s prasak, potencijalno eksponencijalno proširio iz vruće gusto stanje u naš ogromni kozmos. Iako je ideja Velikog praska općenito prihvaćena od 1980. godine, još uvijek ne znamo kako se ta masovna inflacija zapravo dogodila.

Tamo dolazi misija SPHEREx. Prošli tjedan NASA je objavila novi projekt koji tvrdi epski naslov: Spektro-fotometar za povijest svemira, epoha reionizacije i istraživanje istraživača leda.

SPHEREx je potraga vrijedna 242 milijuna dolara koja će biti lansirana 2023. godine. Tijekom dvije godine, opservatorij u obliku loptice zaokružit će Zemlju u orbiti dvostruko većoj od Međunarodne svemirske postaje. To je misija usmjerena na rješavanje tri važna pitanja, uključujući: Koje je porijeklo svemira?

"SPHEREx će ispitati inflaciju, brzo širenje prostora za koji se smatra da se dogodilo nekoliko trenutaka nakon Velikog praska", kaže glavni istraživač James Bock iz Caltecha. Inverzan, Bock objašnjava da, uz brzo širenje svemira, inflacija proizvodi "varijacije u gustoći koje na kraju odlaze u sjeme na mjestima na kojima se formiraju galaksije."

Raspodjela galaksija danas je osjetljiva na svojstva inflacije. Kako bi odredili prirodu tih varijacija, Bock i tim će učiniti ono što su drugi istraživači učinili prije njih - izraditi kartu.

SPHEREx je dizajniran za pregledavanje cijelog neba četiri puta, pri čemu se prikupljaju podaci o 300 milijuna galaksija, kao i više od 100 milijuna zvijezda u 96 spektralnih boja. Zvjezdarnica također fotografira u infracrvenom - elektromagnetskom zračenju koje je nevidljivo ljudskom oku. Infracrveno svjetlo može se mjeriti kao toplina koja dolazi s objekta. S druge strane, ovaj projekt gleda na toplinu svemira.

Allen Farrington, voditelj projekta SPHEREx, objašnjava Inverzan da će karta uključiti svu dolaznu svjetlost u svemiru do 10 milijardi godina. Cilj je ispitati strukture koje će ova karta svjetlosti otkriti, a ideja je da možemo reći nešto o tome kako je svemir stvorio oblike koji se pojavljuju.

"U ovoj vrsti karte ne moramo nužno gledati pojedinačne galaksije, već niti svjetlosti koje su svugdje", kaže Farrington. "Možete razmišljati o slikama Zemlje iz svemira noću, gdje možete vidjeti obrise autocesta."

Znanstvenici će koristiti ove karte za ciljana istraživanja: Ispitivanje povijesti stvaranja galaksija tijekom kozmičkog vremena, uloga međuzvjezdanih leda u oblikovanju zvijezda i planeta, i ispitivanje procesa inflacije tijekom rođenja svemira.

Budući da se SPHEREx mapira u infracrvenom spektru, on mjeri raspodjelu galaksija bilježenjem njihovih položaja i crvenog pomaka. Farrington objašnjava da kada smatramo da se svemir širi, trebali bismo o njemu razmišljati manje kao o stvarima koje se međusobno trče, a više kao prostor postaje sve veći i veći.

"Kad se to dogodi, kada se svjetlost emitira iz druge galaksije, ovisno o tome koliko je daleko, svjetlost joj se mijenja", kaže Farrington. Drugim riječima, svjetlo je izašlo iz zvijezde na određenoj frekvenciji. Što je dalje, crveniji je.

Nadamo se da će različite vrijednosti crvenog pomaka otkriti onaj dugo željeni obrazac svemira. Neke teorije kažu da su, kad je svemir izrastao, mehanizmi koji su vozili ostavili uzorak otisaka koji bi mogao izgledati poput spužve ili žilavosti slatkiša od pamuka.

"Ako je poput kugle od slatkiša od pamuka, onda ima puno malih niti i konaca", kaže Farrington. - Do sada možemo vidjeti iz anketa da struktura svemira izgleda nekako slučajno. Ali matematički, jednostavno ne znamo koliko je to slučajno. Ta matematička slučajnost je ono što nam može reći je li svemir proširen zbog jednog ili drugog mehanizma.

To je misija koja je osmišljena kako bi brzo i, u svijetu svemirske znanosti, jeftino objasnila prve trenutke povijesti svemira - i elegantno istraživanje prošlosti, komplimentirajući budućim misijama, poput putovanja na Mars.

Linda Sparke, znanstvenica programa za istraživanje astrofizike u NASA-i, kaže za Inverzan da je misija ispravna za program Explorer jer može biti relativno brzo, ali "donosi veliku količinu znanosti", na kraju pomaže otkriti kako su galaksije, zvijezde i planeti postale takve kakve jesu.

"Gledamo početke kako bismo shvatili zašto su stvari sada kao što ih mi vidimo", objašnjava Sparke. "Pogled u ranu povijest svemira je način da testiramo naše ideje o tome kako se formiraju galaksije, zašto ih tamna energija razdvaja jedni od drugih, i druge stvari koje još ne razumijemo. NASA se bavi istraživanjem, i nema većeg razmjera za istraživanje od cijelog kozmosa!"

Za Farringtona, to je također prilika za rad s nevjerojatnim timom, utječući na povijest znanosti o svemiru.

"Radio sam na različitim misijama u Laboratoriju za mlazni pogon posljednjih 20 godina, u tim godinama, vidio sam da moja djeca donose domaće znanstvene knjige iz škole koje sadrže informacije o misijama na kojima sam radio", kaže Farrington. "Ne postoji ništa hladnije od toga, kad pomisliš, wow, radim nešto za napredak znanja.

Sljedeće četiri godine tim će graditi i testirati SPHEREx. Godine 2025. doći će do posljednjih podataka i biti će dostupni svim znanstvenicima koji žele ispitati masovnu količinu podataka. Odatle ćemo pronaći odgovore za tajne svemira - kao i nova pitanja koja će pomaknuti granice onoga što znači za sve nas da postojimo.