Let's Talk About SPHEREx: misija atrast Visuma izcelsmi

Kad runa ir par izcelsmes stāstiem, mūsu Visumam ir labs. Plaši atzīta teorija ir tāda, ka pirms 12 līdz 14 miljardiem gadu redzamais Visums bija vīnogu izmērs.

Tad ar a sprādziens, tas potenciāli eksponenciāli paplašinājās no karsta blīva stāvokļa uz mūsu plašo kosmosu. Lai gan lielā sprādziena ideja ir vispārpieņemta kopš 1980. gada, mums joprojām nav priekšstatu par to, kā šī milzīgā inflācija faktiski notika.

Tā ir vieta, kur notiek SPHEREx misija. Pagājušajā nedēļā NASA paziņoja par jaunu projektu, kurā teikts: Spektro fotometrs Visuma vēsturē, reionizācijas laikmets un Ices Explorer.

SPHEREx 242 miljonu ASV dolāru apmērā, kas tiks uzsākts 2023. gadā. Divus gadus šautloka formas observatorija apritīs Zemi orbītā divreiz augstāk nekā Starptautiskā kosmosa stacija. Tā ir misija, kuras mērķis ir risināt trīs svarīgus jautājumus, tostarp: Kāda ir Visuma izcelsme?

„SPHEREx noteiks inflāciju, straujo kosmosa paplašināšanos, kas, domājams, notika pēc lielā sprādziena brīža”, stāsta Caltech galvenais pētnieks Džeimss Bokss Apgrieztā. Bock paskaidro, ka papildus strauji augošajam visumam inflācija rada “blīvuma variācijas, kas galu galā iet uz sēklām vietām, kur veidojas galaktikas”.

Galaktiku izplatīšana šodien ir jutīga pret inflācijas īpašībām. Lai noteiktu šo variantu raksturu, Bock un komanda darīs to, ko citi pētnieki ir darījuši pirms viņiem - izveidojiet karti.

SPHEREx ir izstrādāts, lai aptaujātu visu debesis četras reizes, procesā apkopojot datus par 300 miljoniem galaktiku, kā arī vairāk nekā 100 miljoniem zvaigznes 96 spektra krāsās. Novērošanas centrs arī fotografē infrasarkano staru elektromagnētisko starojumu, kas nav redzams cilvēka acīm. Infrasarkano staru gaismu var izmērīt kā siltumu, kas nāk no objekta. Savukārt šis projekts skatās uz Visuma siltumu.

Allen Farrington, SPHEREx projekta vadītājs, skaidro Apgrieztā ka karte ietvers visu ienākošo gaismu Visumā līdz pat 10 miljardiem gadu. Mērķis ir izpētīt struktūras, ko atklās šī gaismas karte, domājot par to, ka mēs varam kaut ko pateikt par to, kā Visumu veidoja veidojošās formas.

“Šāda veida kartē mēs ne vienmēr meklējam atsevišķas galaktikas, bet gan visur esošās gaismas pavedienus,” saka Farrington. „Jūs varat iedomāties Zemes attēlus no kosmosa naktī, kur var redzēt automaģistrāles.”

Zinātnieki izmantos šīs kartes mērķtiecīgām izmeklēšanām: galaktikas veidošanās vēstures izpēte kosmiskā laika laikā, starpzvaigžņu lomu loma zvaigznē un planētas veidošanā, un analizējot inflācijas procesu Visuma dzimšanas laikā.

Tā kā SPHEREx attēlo infrasarkano staru, tas mēra galaktiku sadalījumu, atzīmējot to pozīcijas un sarkanās pārneses. Farrington paskaidro, ka tad, kad mēs uzskatām, ka Visums paplašinās, mums jādomā par to mazāk, kā lietas, kas sacenšas viena no otras, un vairāk kā plašāka un lielāka telpa.

“Kad tas notiek, kad gaisma tiek izstarota no citas galaktikas, atkarībā no tā, cik tālu tā ir, tās gaisma kļūst sarkanā,” saka Farringtons. Citiem vārdiem sakot, gaisma iznāca no zvaigžņu noteiktā frekvencē. Jo tālāk tas ir, jo sarkanāks tas kļūst. ”

Cerība ir tāda, ka mainīgās sarkanās maiņas vērtības atklās šo ilgstošo vēlamo Visuma modeli. Dažas teorijas saka, ka tad, kad Visums izauga, mehānismi, kas brauca, atstāja nospiedumu rakstu, kas varētu izskatīties kā sūklis vai kokvilnas konfektes stingrība.

“Ja tas ir kā kokvilnas konfektes bumba, tad ir daudz mazu pavedienu un stīgu,” norāda Farrington. „No aptaujām mēs tagad varam pateikt, ka Visuma struktūra izskatās pēc nejaušības principa. Bet matemātiski mēs nezinām, cik tas ir nejauši. Šī matemātiskā nejaušība ir tas, kas var mums pateikt, vai Visums ir paplašinājies viena vai otru mehānismu dēļ. ”

Tā ir misija, kas paredzēta, lai ātri un kosmosa zinātnes pasaulē lēti izskaidrotu Visumu vēstures pirmos mirkļus un elegantu pagātnes izpēti, kas papildina nākotnes domāšanas misijas, piemēram, braucienu uz Marsu.

Linda Sparke, Astrofizikas pētnieku programma NASA, stāsta Apgrieztā ka misija ir piemērota Explorer programmai, jo tā var būt samērā ātra, bet “sniedz milzīgu zinātnes daudzumu”, galu galā palīdzot atklāt, kā galaktikas, zvaigznes un planētas kļuva tādas, kādas tās ir.

„Mēs skatāmies uz sākumu, lai noskaidrotu, kāpēc tagad mēs redzam, kā mēs to redzam,” skaidro Sparke. „Raugoties uz Visuma agrīno vēsturi, ir veids, kā pārbaudīt mūsu idejas par to, kā veidojas galaktikas, kāpēc tumšā enerģija tos izspiež viens no otra, un citas lietas, kuras mēs vēl nesaprotam. NASA runā par izpēti, un nav plašāka mēroga, kā izpētīt visu kosmosu! ”

Farrington ir arī iespēja strādāt ar neticamu komandu, vienlaikus ietekmējot kosmosa zinātnes vēsturi.

„Pēdējo 20 gadu laikā esmu strādājis pie dažādām misijām Jet Propulsion Laboratory, šajos gados esmu redzējis, ka mani bērni piedāvā skolas mājas zinātnes grāmatas, kurās ir informācija par misijām, kuras esmu strādājis,” norāda Farrington. „Nav nekas vēsāks par to, kad domājat, wow, es kaut ko daru zināšanu attīstībai.

Nākamajos četros gados komanda veidos un testēs SPHEREx. 2025. gadā tiks iegūti pēdējie dati, un tie būs pieejami visiem zinātniekiem, kuri vēlas pārbaudīt masveida datu bāzi. No turienes mēs atradīsim atbildes uz Visuma noslēpumiem - kā arī jaunus jautājumus, kas virzīs to, ko nozīmē mums visiem.