La oss snakke om SPHEREx: Oppdraget å finne universets opprinnelse

Når det gjelder opprinnelseshistorier, har vårt univers en god en. Den bredt aksepterte teorien er at mellom 12 og 14 milliarder år siden var det synlige universet størrelsen på en drue.

Deretter med en bang, utvidet den potensielt eksponentielt fra en varm tett tilstand til vår store kosmos. Mens ideen om big bang er blitt generelt akseptert siden 1980, har vi fortsatt ikke en ide om hvordan denne enorme inflasjonen faktisk skjedde.

Det er her SPHEREx-oppdraget kommer inn. I forrige uke annonserte NASA et nytt prosjekt som hevder den episke tittelen: Spectro-Photometer for universets historie, epok av reionisering og Ices Explorer.

SPHEREx en jakt på $ 242 millioner som vil starte i 2023. I to år vil ombordkikkeformet observatorium sirkle jorden i en bane dobbelt så høy som den internasjonale romstasjonen. Det er et oppdrag utformet for å ta opp tre viktige spørsmål, inkludert: Hva er opprinnelsen til universet?

"SPHEREx vil sonde inflasjon, den raske ekspansjonen av rom som antas å ha skjedd øyeblikk etter Big Bang," forteller undersøkeren James Bock of Caltech Omvendt. Bock forklarer at i tillegg til å raskt utvide universet, gir inflasjonen "variasjoner i tetthet som til slutt går til frøet de stedene der galakser danner."

Fordelingen av galakser i dag er følsom for inflasjonens egenskaper. For å bestemme arten av disse variasjonene, vil Bock og teamet gjøre hva andre oppdagelsesreisende har gjort før dem - lage et kart.

SPHEREx er designet for å undersøke hele himmelen fire ganger, i prosessen samle data på 300 millioner galakser samt mer enn 100 millioner stjerner i 96 spektrale farger. Observatoriet tar også bilder i infrarød elektromagnetisk stråling som er usynlig for det menneskelige øye. Infrarødt lys kan måles som varmen som kommer av et objekt. I sin tur ser dette prosjektet på varmen i universet.

Allen Farrington, prosjektleder for SPHEREx, forklarer til Omvendt at kartet vil inkludere alt det innkommende lyset i universet så langt som 10 milliarder år siden. Målet er å undersøke hvilke strukturer som dette lysets lys vil avsløre, ideen er at vi kan fortelle noe om hvordan universet ble skapt av formene som dukker opp.

"I denne typen kart ser vi ikke nødvendigvis på enkelte galakser, men lysene av lys som er overalt," sier Farrington. "Du kan tenke på bilder av jorden fra rommet om natten, hvor du kan se omrissene av motorveier."

Forskere vil bruke disse kartene for målrettede undersøkelser: Gjennom å undersøke galakseformasjonens historie over kosmisk tid spiller rollen interstellære iser i stjernen og planetformasjonen, og undersøker prosessen med inflasjon under universets fødsel.

Fordi SPHEREx er kartlegging i infrarød, måler det fordelingen av galakser ved å merke sine posisjoner og redshifts. Farrington forklarer at når vi ser på at universet ekspanderer, bør vi tenke på det mindre som ting raser vekk fra hverandre, og mer som at rommet blir større og større.

"Når det skjer, når lyset sendes ut fra en annen galakse, avhengig av hvor langt det er, blir lyset rødt," sier Farrington. "Med andre ord kom lyset ut av en stjerne med en viss frekvens. Jo lengre unna er det, redder blir det."

Håpet er at varierende redshift-verdier vil avsløre det langvarige mønsteret til universet. Noen teorier sier at når universet sprang inn, forlot mekanismene som kjørte, et inntrykksmønster som kunne se ut som svamp eller strenghet av bomullsstykke.

"Hvis det er som en ball med bomullsstykke, så er det mange små tråder og strenger," sier Farrington. "Fra nå av kan vi fortelle fra undersøkelser at universets struktur ser litt tilfeldig ut. Men matematisk vet vi ikke hvor tilfeldig det er. Den matematiske tilfeldigheten er hva som kan fortelle oss om universet utvidet på grunn av en mekanisme eller en annen."

Det er et oppdrag å raskt og i romforskningsverdenen forklare de første øyeblikkene i universernes historie - og en elegant utforskning av fortiden, komplimentere flere fremtidssynte oppdrag, som reisen til Mars.

Linda Sparke, Astrophysics Explorers Programforsker på NASA, forteller Omvendt at oppdraget er riktig for Explorer-programmet fordi det kan være relativt raskt, men "leverer en stor mengde vitenskap", til slutt bidrar til å avsløre hvordan galakser, stjerner og planeter kom til å være som de er.

"Vi ser på begynnelsen å finne ut hvorfor ting er nå som vi ser dem," forklarer Sparke. "Å se på universets tidlige historie er en måte å teste våre ideer om hvordan galakser dannes, hvorfor mørk energi skyver dem fra hverandre og andre ting som vi ennå ikke forstår. NASA handler om leting, og det er ikke større skala å utforske enn hele kosmos!"

For Farrington er det også en mulighet til å jobbe med et utrolig team samtidig som det påvirker romforskningens historie.

"Jeg har jobbet på forskjellige oppdrag på Jet Propulsion Laboratory i de siste 20 årene, i de årene har jeg sett barna mine ta med hjem vitenskapsbøker fra skolen som inneholder informasjon om oppdrag jeg har jobbet på," sier Farrington. "Det er ikke noe kulere enn det, når du tenker, wow, jeg gjør noe for å fremme kunnskapen.

I de neste fire årene vil teamet bygge og teste SPHEREx. I 2025 vil de siste dataene komme gjennom, og vil bli gjort tilgjengelig for alle forskere som ønsker å undersøke den enorme dataflyten. Derfra finner vi svar på universets mysterier - samt nye spørsmål som vil presse grensene til hva det betyr for oss at alle skal eksistere.