Teleskop luar angkasa NASA baru akan melihat alam semesta dalam 102 warna

NASA siap meluncurkan teleskop ruang angkasa untuk melihat alam semesta dengan cara yang sama sekali baru.

Spektro-fotometer agensi untuk sejarah alam semesta, zaman reionisasi dan penjelajah ICES, atau Spherex, Mission, dijadwalkan akan diluncurkan tidak lebih awal dari 2 Maret pukul 10:09 malam EST dari basis angkatan luar angkasa Vandenberg California. Misi Spherex senilai $ 488 juta disesuaikan untuk kosmologi; Di antara tujuan utamanya adalah semacam statistik surgawi yang diharapkan para ilmuwan akan membantu mereka memahami saat -saat paling awal dari sejarah kosmik. Setelah bekerja, teleskop akan mensurvei seluruh langit dalam lebih dari 100 “warna” cahaya inframerah yang berbeda, menciptakan dataset besar yang akan memiliki implikasi besar di seluruh astronomi.

“Anda biasanya tidak memiliki survei seperti ini,” kata Jo Dunkley, seorang astrofisika di Universitas Princeton, yang bertugas di dewan peninjau NASA yang memantau misi. “Ini benar -benar tidak biasa dan sangat rapi.”

---

Tentang mendukung jurnalisme sains

Jika Anda menikmati artikel ini, pertimbangkan untuk mendukung jurnalisme pemenang penghargaan kami berlangganan. Dengan membeli langganan, Anda membantu memastikan masa depan cerita -cerita yang berdampak tentang penemuan dan ide -ide yang membentuk dunia kita saat ini.

---

Biasanya, misi yang disurvei surga memiliki bidang pandang yang luas tetapi hanya pada segelintir individu atau kelompok panjang gelombang cahaya. Teleskop yang dapat menganalisis cahaya dengan panjang gelombangnya biasanya hanya melakukannya di atas area kecil langit, menunjuk pada objek -objek yang menarik. Sebagai contoh, kamera di Vera C. Rubin Observatory di Chili, yang diharapkan untuk memulai pengamatan akhir tahun ini, akan menggeser langit dalam enam pita panjang gelombang. Sebaliknya, Teleskop Luar Angkasa James Webb memiliki beberapa mode pengamatan yang dapat memecah cahaya menjadi banyak panjang gelombang, tetapi semuanya dibatasi oleh bidang pandang kecil observatorium.

Spherex bekerja secara berbeda. Untuk memahaminya, pertimbangkan printer warna yang memecah gambar menjadi satu lapisan masing -masing dari empat warna tinta yang berbeda – cyan, magenta, kuning dan hitam. Warna-warna ini bergabung untuk membentuk gambar penuh warna akhir. Demikian pula, Spherex dilengkapi dengan enam filter khusus yang akan membagi pandangannya dari langit penuh menjadi 102 warna inframerah.

“Ini benar -benar memetakan langit dengan cara yang baru,” kata Olivier Doré, seorang kosmolog di NASA’s Jet Propulsion Laboratory (JPL) dan California Institute of Technology dan seorang ilmuwan proyek untuk Spherex. “Ini tentang membuka jendela baru di alam semesta.”

Meskipun data yang dikumpulkan oleh pesawat ruang angkasa akan sangat relevan di seluruh astronomi, tim Spherex memiliki tiga tujuan sains utama. Ini berkisar dari memetakan berbagai es di dalam dan di sekitar lingkungan galaksi kita hingga menghitung semua cahaya alam semesta tentang sejarahnya hingga bahkan menyelidiki beberapa momen pertama waktu itu sendiri, tak lama setelah Big Bang.

Ices berlimpah

Dalam studinya yang paling dekat dengan di sini dan sekarang, Spherex akan mencari berbagai macam es di seluruh Bima Sakti dan galaksi tetangganya. Untuk melakukannya, teleskop akan memetakan keberadaan es air, tentu saja, serta karbon dioksida beku, metanol, amonia dan senyawa menarik lainnya. Masing -masing zat ini memiliki tanda tangan molekul khasnya sendiri, atau spektrum, yang dicetak dalam panjang gelombang cahaya yang berinteraksi dengannya. Dan para ilmuwan akan dapat membedakan spektrum es ini dengan kejelasan yang belum pernah terjadi sebelumnya berkat pengamatan Spherex.

Mengumpulkan spektrum semacam itu secara historis menjadi proses yang sulit; Hanya sekitar 200 pengukuran untuk es ini yang dilakukan sebelum peluncuran JWST. Sebaliknya, Spherex akan membuat sekitar delapan juta pengamatan seperti itu. Para ilmuwan berharap bahwa pekerjaan itu akan memberikan pemahaman yang lebih baik tentang proses kimia yang kompleks yang mengikat geser ini pada butiran debu antarbintang – dan mungkin mengirimkannya ke sistem planet yang baru lahir.

“Kemungkinan besar es di media antarbintang adalah sumber air di Bumi dan di tata surya kita,” kata James Bock, seorang kosmolog di JPL dan California Institute of Technology dan Investigator Utama Spherex. Ini juga lebih dari beberapa hal akademik, mengingat betapa pentingnya molekul -molekul khusus ini untuk sedikit fenomena yang kita sebut kehidupan.

Semua cahaya alam semesta

Di samping es, banyak dari pekerjaan Spherex akan menyangkut kosmos sebelumnya yang lebih jauh, berkat fokus teleskop pada cahaya inframerah. Karena alam semesta terus berkembang ke segala arah, panjang gelombang cahaya yang melintasi itu benar -benar diregangkan. Para ilmuwan menyebut fenomena ini “redshifting” karena, dalam jangkauan mata manusia yang ringan dapat dilihat, lampu merah memiliki panjang gelombang terpanjang. Semakin banyak cahaya yang melintasi, semakin panjang gelombangnya direntangkan, dan semakin merahnya – jadi setiap cahaya yang dipancarkan dari sumber kuno yang jauh sering akhirnya menjadi Spherex cahaya inframerah yang bisa dilihat.

Ini juga berarti bahwa analisis yang cermat terhadap cahaya merah objek memungkinkan para astronom untuk menghitung seberapa jauh objek itu dari Bumi. Di seluruh astronomi, mengukur kedalaman ini di langit menambah dimensi jarak ketiga (dan waktu, berkat kecepatan terbatas Light) ke peta alam semesta kami yang datar.

Taktik -taktik ini sangat kuat untuk daerah di mana Spherex akan mengumpulkan data terbanyak – ke atas dan ke bawah dari bidang tata surya kita, di dalam petak langit dijuluki kutub ekliptika utara dan selatan. Teleskop akan mengamati setiap tiang ekliptika sekali setiap orbit sepanjang misi, mencari sesuatu yang tampaknya tak terlukiskan: sinyal samar dari semua Cahaya memancarkan sejarah alam semesta, yang kemudian akan diuraikan oleh para ilmuwan Spherex.

Para peneliti telah memperkirakan fluks kosmik ini dengan mengukur jumlah cahaya yang dihasilkan oleh sampel galaksi yang representatif. Tetapi mereka tahu ini menghitung produksi cahaya sejati. Beberapa galaksi terlalu jauh atau terlalu pingsan untuk diukur melalui teknik perkiraan ini, dan cahaya dari bintang -bintang di pinggiran difus galaksi dengan mudah diabaikan. Tapi Spherex tidak menatap galaksi individual: itu melihat seluruh langit, jadi itu akan melihat bahkan cahaya yang terlewatkan ini bersembunyi di latar belakang.

“Bahkan jika Anda tidak melihat bintang di sana, kami masih akan melihat cahaya, foton secara kolektif dipancarkan oleh semua galaksi di alam semesta,” kata Asantha Cooray, seorang kosmolog di University of California, Irvine, dan anggota tim Spherex.

Tetapi hanya melihat tidak cukup: para ilmuwan juga ingin memahami bagaimana total produksi cahaya alam semesta telah berubah dari waktu ke waktu, di mana data redshifting dan Spherex yang kaya panjangnya masuk. Melacak perubahan temporal ini dapat membantu mengungkapkan bagaimana galaksi pertama dikembangkan, misalnya, atau bagaimana “sedikit titik merah” yang diamati oleh jwst yang dibentuk hanya ratusan tahun setelah ratusan tahun. Tuan-turut tahun.

“Setiap panjang gelombang semacam memberi Anda irisan yang berbeda melalui sejarah kosmik,” kata Bock. Seolah-olah citra empat warna dari analogi “printer” kami meledak menjadi serangkaian lapisan yang berbeda antara penampil dan halaman-dengan masing-masing lapisan yang lebih jauh lebih tua dari yang ada di depannya, mengkode miliaran tahun sejarah dalam transisi mereka.

“Kami mencoba menyelidiki hampir seluruh sejarah kosmik, sampai ke zaman pembentukan bintang pertama,” kata Cooray.

Memperbesar inflasi

Tujuan sains utama Spherex yang terakhir terlihat lebih jauh ke masa lalu, sampai saat -saat setelah Big Bang, di mana sebagian besar ilmuwan percaya bahwa fenomena yang disebut inflasi kosmik mendorong peningkatan eksplosif dalam ukuran alam semesta.

“Inflasi adalah peristiwa besar di alam semesta kami,” kata Bock. “Ini memperluas alam semesta secara dramatis-satu triliun triliun atau sesuatu seperti itu.”

Untuk sesuatu yang begitu terpencil, inflasi secara mengejutkan sulit dipelajari. Itu terjadi ketika materi alam semesta berada dalam keadaan yang hampir padat dan energik, jauh melampaui apa pun yang dapat dicoba oleh para ilmuwan untuk meniru di laboratorium. Spherex tidak akan mengubah kendala itu, tetapi itu akan memungkinkan para ilmuwan untuk mengejar cara bundaran untuk memahami bagaimana inflasi terbuka.

“Ini benar -benar mesin penemuan.” —Olivier Doré, Kosmolog

Inti dari pekerjaan ini adalah survei Spherex tentang seluruh langit dan banyak galaksi di dalamnya – beberapa 450 juta, semuanya mengatakan. Teleskop akan menentukan lokasi masing-masing galaksi ini, menciptakan atlas tiga dimensi yang besar dari kosmos.

Dari sana akan datang statistik surgawi. Berdasarkan teori yang berbeda tentang bagaimana inflasi dapat bekerja dan fenomena lain yang mungkin mempengaruhi itu, para ilmuwan telah mengembangkan model yang berbeda tentang bagaimana materi akan tersebar di seluruh alam semesta yang baru lahir. Terlepas dari ribuan tahun yang campur tangan, pola ini masih harus terukir di seluruh kosmos dalam distribusi spasial galaksi. Dan Spherex harus menyediakan data yang diperlukan untuk mendeteksinya, mengevaluasi model inflasi mana yang sesuai dan tidak – mendukung beberapa skenario inflasi dan menyangkal orang lain, bahkan tanpa mengamati inflasi secara langsung.

“Kami secara intelektual akan kembali ke masa asal alam semesta,” kata Doré. “Kami sebenarnya, cukup banyak dengan pena di atas kertas, beralih dari distribusi galaksi pada skala yang lebih besar ini, menggunakan fisika yang kita tahu, sampai ke fisika inflasi. Itu adalah sesuatu yang sangat kuat, sangat membingungkan. ”

Selama perjalanan awalnya jauh dari Bumi, Spherex juga memfasilitasi pemahaman para ilmuwan tentang matahari. Misi NASA kedua, terdiri dari empat satelit kecil secara kolektif disebut polarimeter untuk menyatukan korona dan heliosfer, atau pukulan, akan menumpang dengan teleskop ruang angkasa. Seperti Spherex, keempat satelit ini akan mengorbit Bumi di sepanjang garis di mana Day bertemu malam. Tetapi tidak seperti teman mereka yang lebih besar yang berfokus pada kosmos, satelit punch akan memandang ke arah bintang kita, mempelajari bagaimana atmosfer luarnya memberi makan aliran partikel bermuatan yang disebut angin matahari yang menggulung seluruh tata surya kita.

Tetapi bahkan Spherex yang tepat akan berkontribusi pada sains jauh melampaui tiga pertanyaan astronomi utamanya. Meskipun dirancang untuk mengintip ke kejauhan, misalnya, ia akan mengamati segala sesuatu yang jatuh di jalannya, termasuk keanehan yang lebih dekat seperti planet, asteroid dan komet. Dan karena akan mensurvei langit penuh setidaknya empat kali-mungkin lebih banyak lagi, mengingat catatan NASA tentang meremehkan sains sebanyak mungkin dari pesawat ruang angkasa-peneliti yang tertarik untuk mengubah acara yang cepat seperti supernova juga akan mencari temuan baru dalam data Spherex.

“Keindahan astronomi adalah: kita tahu bahwa setiap kali kita melihat langit dengan cara yang berbeda, dengan instrumen yang berbeda, dari sudut yang berbeda, kita menemukan hal -hal baru,” kata Doré. Spherex hanya akan menjadi iterasi terbaru dari disangkal ini, tambahnya. “Ini benar -benar mesin penemuan,” kata Doré.