علمی، پژوهشی و فناوری

کاوش جهان در 102 رنگ مادون قرمز به‌وسیله SPHEREx ناسا

به گزارش پایگاه خبری علم و فناوری : ماموریت SPHEREx ناسا که تا سال 2025 پرتاب می شود، از صدها میلیون کهکشان در 102 رنگ مادون قرمز برای بررسی انبساط جهان، انتشار نور کهکشان ها و مولکول های کلیدی لازم برای زندگی نقشه برداری می کند و درک کیهانی ما را تقویت می کند.

ماموریت SPHEREx ناسا که تا آوریل 2025 پرتاب می شود، اولین تلسکوپ فضایی نخواهد بود که صدها میلیون ستاره و کهکشان را رصد می کند، اما اولین تلسکوپ فضایی خواهد بود که این کار را با 102 رنگ مادون قرمز انجام می دهد. اگرچه این رنگ‌ها برای چشم انسان نامرئی هستند، دانشمندان از داده‌های مادون قرمز SPHEREx برای بررسی سوالاتی از فیزیک که جهان را در اولین لحظات شکل داد تا منشاء آب در سیاراتی مانند زمین استفاده خواهند کرد.

جیمی باک، محقق اصلی SPHEREx، که به طور مشترک در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا ( JPL ) و کلتک، هر دو در جنوب کالیفرنیا مستقر است، گفت: "ما اولین ماموریتی هستیم که کل آسمان را با رنگ های بسیار زیاد نگاه می کنیم." هر زمان که اخترشناسان به روشی جدید به آسمان نگاه می کنند، می توانیم منتظر کشفیات باشیم.

رصدخانه SPHEREx ناسا در آوریل 2024 در BAE Systems در بولدر، کلرادو، تحت یکپارچه سازی و آزمایش قرار می گیرد. این تلسکوپ فضایی از تکنیکی به نام طیف سنجی در سراسر آسمان استفاده می کند و جهان را در بیش از 100 رنگ به تصویر می کشد.
SPHEREx که مخفف Spectro-Photometer for the History of the Universe، Epoch of Reionization و Ices Explorer است، نور مادون قرمز را با طول موج هایی کمی بیشتر از آنهایی که برای چشم انسان قابل مشاهده است جمع آوری می کند. این تلسکوپ از طیف‌سنجی استفاده می‌کند تا نور میلیون‌ها ستاره و کهکشان را به رنگ‌های متمایز تجزیه کند، دقیقاً مانند منشوری که نور خورشید را به رنگین کمان تبدیل می‌کند. این تجزیه و تحلیل رنگ دقیق می تواند ترکیب یک شی، فاصله آن از زمین و سایر ویژگی های کلیدی را آشکار کند.

در اینجا سه ​​تحقیق علمی اصلی که SPHEREx با استفاده از نقشه مادون قرمز تمام آسمان خود انجام خواهد داد، آورده شده است.

خاستگاه کیهانی

آنچه چشم انسان به عنوان رنگ درک می کند، طول موج های نور متمایز است. تنها تفاوت بین رنگ ها فاصله بین تاج های موج نور است. اگر ستاره یا کهکشانی در حال حرکت باشد، امواج نوری آن کشیده یا فشرده می‌شوند و رنگ‌هایی را که به نظر می‌رسد تغییر می‌دهند. (در مورد امواج صوتی هم همینطور است، به همین دلیل به نظر می رسد که صدای آژیر آمبولانس با نزدیک شدن به آن بالا می رود و پس از عبور پایین می آید.) ستاره شناسان می توانند میزان کشش یا فشرده شدن نور را اندازه گیری کنند و از آن برای استنباط فاصله استفاده کنند.

SPHEREx از این اصل برای ترسیم موقعیت صدها میلیون کهکشان به صورت سه بعدی استفاده خواهد کرد. با انجام این کار، دانشمندان می توانند فیزیک تورم را مطالعه کنند، رویدادی که باعث شد جهان در کمتر از یک ثانیه پس از انفجار بزرگ، یک تریلیون تریلیون برابر منبسط شود. این انبساط سریع تفاوت های کوچکی را در توزیع ماده تشدید کرد. از آنجایی که امروزه این تفاوت‌ها بر روی توزیع کهکشان‌ها باقی مانده است، اندازه‌گیری نحوه توزیع کهکشان‌ها می‌تواند اطلاعات بیشتری در مورد نحوه عملکرد تورم به دانشمندان بدهد.

ریشه های کهکشانی
SPHEREx همچنین درخشش جمعی ایجاد شده توسط همه کهکشان‌های دور و نزدیک را اندازه‌گیری می‌کند - به عبارت دیگر، کل مقدار نور ساطع شده از کهکشان‌ها در طول تاریخ کیهانی. دانشمندان سعی کرده‌اند با رصد کهکشان‌های منفرد و برون‌یابی به تریلیون‌ها کهکشان در کیهان، کل خروجی نور را تخمین بزنند. اما این شمارش‌ها ممکن است برخی از منابع نور کم‌نور یا پنهان، مانند کهکشان‌های بسیار کوچک یا بسیار دور را که تلسکوپ‌ها به راحتی تشخیص نمی‌دهند، حذف کنند.

با طیف سنجی، SPHEREx همچنین می تواند به ستاره شناسان نشان دهد که چگونه کل خروجی نور در طول زمان تغییر کرده است. برای مثال، ممکن است آشکار کند که اولین نسل کهکشان‌های کیهان نور بیشتری از آنچه قبلا تصور می‌شد تولید می‌کردند، یا به این دلیل که فراوان‌تر یا بزرگ‌تر و درخشان‌تر از برآوردهای کنونی بودند. از آنجایی که نور برای سفر در فضا به زمان نیاز دارد، ما اجسام دور را مانند گذشته می بینیم. و همانطور که نور حرکت می کند، انبساط جهان آن را کشیده و طول موج و رنگ آن را تغییر می دهد. بنابراین دانشمندان می‌توانند از داده‌های SPHEREx برای تعیین مسافتی که نور طی کرده و در کجای تاریخ کیهان منتشر شده، استفاده کنند.

ریشه های آب
SPHEREx فراوانی آب یخ زده، دی اکسید کربن و دیگر مواد ضروری برای حیات را اندازه گیری می کند، همانطور که ما آن را در بیش از 9 میلیون جهت منحصر به فرد در سراسر کهکشان راه شیری می شناسیم . این اطلاعات به دانشمندان کمک می‌کند تا درک بهتری از این مولکول‌های کلیدی برای تشکیل سیارات داشته باشند. تحقیقات نشان می دهد که بیشتر آب در کهکشان ما به شکل یخ است نه گاز، که در سطح دانه های کوچک غبار منجمد شده است. در ابرهای متراکم که ستارگان تشکیل می‌شوند، این دانه‌های غبار یخی می‌توانند بخشی از سیارات تازه شکل‌گرفته شوند، با پتانسیل ایجاد اقیانوس‌هایی مانند اقیانوس‌های روی زمین.

نمای رنگارنگ این ماموریت دانشمندان را قادر می سازد تا این مواد را شناسایی کنند، زیرا عناصر و مولکول های شیمیایی در رنگ هایی که جذب و منتشر می کنند، علامت منحصر به فردی از خود به جای می گذارند.

تصویر بزرگ

بسیاری از تلسکوپ‌های فضایی، از جمله هابل ناسا و جیمز وب ، می‌توانند طیف‌سنجی با وضوح بالا و عمقی از اجرام منفرد یا بخش‌های کوچک فضا ارائه دهند. تلسکوپ های فضایی دیگر، مانند کاوشگر مادون قرمز میدان وسیع بازنشسته ناسا (WISE) برای گرفتن عکس از کل آسمان طراحی شده اند. SPHEREx این توانایی ها را برای اعمال طیف سنجی در کل آسمان ترکیب می کند.

با ترکیب مشاهدات تلسکوپ‌هایی که بخش‌های خاصی از آسمان را هدف می‌گیرند با نمای تصویر بزرگ SPHEREx، دانشمندان چشم‌انداز کامل‌تر و رنگارنگ‌تری از جهان به دست خواهند آورد.

اطلاعات بیشتر درباره SPHEREx
SPHEREx که توسط آزمایشگاه رانش جت ناسا (JPL) برای بخش اخترفیزیک ناسا مدیریت می شود، یک ماموریت فضایی پیشگامانه است که برای کاوش کیهان با جزئیات بی سابقه با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز طراحی شده است. SPHEREx که توسط BAE Systems (که قبلاً Ball Aerospace نامیده می شد) ساخته شده است، تلسکوپ و اتوبوس فضاپیما را برای جمع آوری داده ها از سراسر جهان ترکیب می کند. یک تیم جهانی از دانشمندان از 10 موسسه در ایالات متحده و کره جنوبی تجزیه و تحلیل علمی را رهبری می کنند، در حالی که پردازش و آرشیو داده ها توسط IPAC در Caltech انجام می شود. با یک محقق اصلی مستقر در Caltech و JPL، SPHEREx قصد دارد یک نقشه رنگارنگ و قابل دسترس برای عموم ایجاد کند تا به کشف اسرار منشأ کیهانی، شکل‌گیری کهکشان‌ها و مواد ضروری حیات کمک کند.