Ο τρισδιάστατος χάρτης του Σύμπαντος από τη NASA: Τα 102 χρώματα του ουρανού

Όπως αναφέρει το jpl.nasa.gov αν και δεν είναι ορατά στο ανθρώπινο μάτι, αυτά τα 102 μήκη κύματος υπέρυθρου φωτός είναι διαδεδομένα στον κόσμο, και η παρατήρηση ολόκληρου του ουρανού με αυτόν τον τρόπο επιτρέπει στους επιστήμονες να απαντήσουν σε μεγάλα ερωτήματα, όπως το πώς ένα δραματικό γεγονός που συνέβη στο πρώτο δισεκατομμυριοστό του τρισεκατομμυριοστού του δισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου μετά τη μεγάλη έκρηξη επηρέασε την τρισδιάστατη κατανομή εκατοντάδων εκατομμυρίων γαλαξιών στο σύμπαν μας. Επιπλέον, οι επιστήμονες θα χρησιμοποιήσουν τα δεδομένα για να μελετήσουν πώς έχουν αλλάξει οι γαλαξίες κατά τη διάρκεια της σχεδόν 14 δισεκατομμυρίων ετών ιστορίας του σύμπαντος και να μάθουν για την κατανομή των βασικών συστατικών της ζωής στον δικό μας γαλαξία.

«Είναι απίστευτο πόσες πληροφορίες έχει συλλέξει το SPHEREx σε μόλις έξι μήνες — πληροφορίες που θα είναι ιδιαίτερα πολύτιμες όταν χρησιμοποιηθούν μαζί με τα δεδομένα των άλλων αποστολών μας για την καλύτερη κατανόηση του σύμπαντός μας», δήλωσε ο Σον Ντόμαγκαλ-Γκόλντμαν, διευθυντής του Τμήματος Αστροφυσικής στην έδρα της NASA στην Ουάσινγκτον. «Ουσιαστικά έχουμε 102 νέους χάρτες ολόκληρου του ουρανού, ο καθένας σε διαφορετικό μήκος κύματος και με μοναδικές πληροφορίες για τα αντικείμενα που βλέπει. Πιστεύω ότι κάθε αστρονόμος θα βρει κάτι πολύτιμο εδώ, καθώς οι αποστολές της NASA επιτρέπουν στον κόσμο να απαντήσει σε θεμελιώδη ερωτήματα σχετικά με το πώς ξεκίνησε το σύμπαν και πώς άλλαξε για να δημιουργήσει τελικά ένα σπίτι για εμάς εντός του».

Κάνοντας περίπου 14½ περιστροφές γύρω από τη Γη κάθε μέρα, το SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer, που σημαίνει Φασματοφωτόμετρο για την Ιστορία του Σύμπαντος, την Εποχή της Επαναϊονισμού και τον Εξερευνητή Πάγων) ταξιδεύει από βορρά προς νότο, περνώντας πάνω από τους πόλους. Κάθε μέρα τραβά περίπου 3.600 εικόνες κατά μήκος μιας κυκλικής λωρίδας του ουρανού, και καθώς περνούν οι μέρες και ο πλανήτης κινείται γύρω από τον Ήλιο, το οπτικό πεδίο του SPHEREx μετατοπίζεται επίσης. Μετά από έξι μήνες, το παρατηρητήριο έχει κοιτάξει προς το διάστημα σε όλες τις κατευθύνσεις, καταγράφοντας ολόκληρο τον ουρανό σε 360 μοίρες.

Υπό τη διαχείριση του Jet Propulsion Laboratory (Εργαστηρίου Αεριωθούμενων Προωθητήρων) της NASA στη Νότια Καλιφόρνια, η αποστολή άρχισε να χαρτογραφεί τον ουρανό τον Μάιο και ολοκλήρωσε το πρώτο της μωσαϊκό ολόκληρου του ουρανού τον Δεκέμβριο. Θα ολοκληρώσει τρεις επιπλέον σαρώσεις ολόκληρου του ουρανού κατά τη διάρκεια της διετούς κύριας αποστολής της, και η συγχώνευση αυτών των χαρτών θα αυξήσει την ευαισθησία των μετρήσεων. Το σύνολο των δεδομένων είναι διαθέσιμο δωρεάν στους επιστήμονες και στο κοινό.

«Το SPHEREx είναι μια μεσαίου μεγέθους αποστολή αστροφυσικής που προσφέρει μεγάλη ερευνητική αξία», δήλωσε ο διευθυντής του JPL, Ντέιβ Γκάλαχερ. «Είναι ένα εκπληκτικό παράδειγμα του πώς μετατρέπουμε τολμηρές ιδέες σε πραγματικότητα και, με αυτόν τον τρόπο, ξεκλειδώνουμε ένα τεράστιο δυναμικό για ανακαλύψεις».

Σούπερ τηλεσκόπιο

Κάθε ένα από τα 102 χρώματα που ανιχνεύει το SPHEREx αντιπροσωπεύει ένα μήκος κύματος υπέρυθρου φωτός, και κάθε μήκος κύματος παρέχει μοναδικές πληροφορίες για τους γαλαξίες, τα αστέρια, τις περιοχές σχηματισμού πλανητών και άλλα κοσμικά χαρακτηριστικά που βρίσκονται σε αυτούς. Για παράδειγμα, τα πυκνά νέφη σκόνης στον γαλαξία μας, όπου σχηματίζονται αστέρια και πλανήτες, ακτινοβολούν έντονα σε ορισμένα μήκη κύματος, αλλά δεν εκπέμπουν φως (και επομένως είναι εντελώς αόρατα) σε άλλα. Η διαδικασία διαχωρισμού του φωτός από μια πηγή στα συστατικά μήκη κύματος ονομάζεται φασματοσκοπία.

Και ενώ μερικές προηγούμενες αποστολές έχουν επίσης χαρτογραφήσει ολόκληρο τον ουρανό, όπως το Wide-field Infrared Survey Explorer της NASA, καμία δεν το έχει κάνει με τόσα χρώματα όσο το SPHEREx. Αντίθετα, το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA μπορεί να κάνει φασματοσκοπία με σημαντικά περισσότερα μήκη κύματος φωτός από το SPHEREx, αλλά με ένα οπτικό πεδίο χιλιάδες φορές μικρότερο. Ο συνδυασμός χρωμάτων και ενός τόσο ευρέος οπτικού πεδίου είναι ο λόγος για τον οποίο το SPHEREx είναι τόσο ισχυρό.

«Η υπερδύναμη του SPHEREx είναι ότι καταγράφει ολόκληρο τον ουρανό σε 102 χρώματα περίπου κάθε έξι μήνες. Αυτή είναι μια εκπληκτική ποσότητα πληροφοριών που συλλέγεται σε σύντομο χρονικό διάστημα», δήλωσε η Μπεθ Φαμπίνσκι, υπεύθυνη του προγράμματος SPHEREx στο JPL.

Για να επιτύχει αυτό το κατόρθωμα, το SPHEREx χρησιμοποιεί έξι ανιχνευτές, ο καθένας από τους οποίους συνδυάζεται με ένα ειδικά σχεδιασμένο φίλτρο που περιέχει μια κλίμακα 17 χρωμάτων. Αυτό σημαίνει ότι κάθε εικόνα που λαμβάνεται με αυτούς τους έξι ανιχνευτές περιέχει 102 χρώματα (έξι φορές 17). Σημαίνει επίσης ότι κάθε χάρτης ολόκληρου του ουρανού που παράγει το SPHEREx είναι στην πραγματικότητα 102 χάρτες, ο καθένας σε διαφορετικό χρώμα.

Το παρατηρητήριο θα χρησιμοποιήσει αυτά τα χρώματα για να μετρήσει την απόσταση εκατοντάδων εκατομμυρίων γαλαξιών. Αν και οι θέσεις των περισσότερων από αυτούς τους γαλαξίες έχουν ήδη χαρτογραφηθεί σε δύο διαστάσεις από άλλα παρατηρητήρια, ο χάρτης του SPHEREx θα είναι τρισδιάστατος, επιτρέποντας στους επιστήμονες να μετρήσουν τις λεπτές διακυμάνσεις στον τρόπο με τον οποίο οι γαλαξίες συγκεντρώνονται και κατανέμονται στο σύμπαν.

Αυτές οι μετρήσεις θα προσφέρουν πληροφορίες για ένα γεγονός που έλαβε χώρα στο πρώτο δισεκατομμυριοστό του τρισεκατομμυριοστού του τρισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου μετά τη μεγάλη έκρηξη. Σε αυτή τη στιγμή, το σύμπαν επεκτάθηκε κατά ένα τρισεκατομμύριο τρισεκατομμύρια φορές. Τίποτα παρόμοιο δεν έχει συμβεί στο σύμπαν από τότε, και οι επιστήμονες θέλουν να το κατανοήσουν καλύτερα. Η προσέγγιση της αποστολής SPHEREx είναι ένας τρόπος για να βοηθήσει σε αυτή την προσπάθεια.