"זו המשימה הראשונה שתצפה בכל השמיים בכל כך הרבה צבעים," אמר ג'יימי בוק, החוקר הראשי של SPHEREx, שפועל במשותף במעבדת ההנעה הסילונית של נאס"א (JPL) ובמכון הטכנולוגי של קליפורניה (Caltech)
מכשיר SPHEREx של נאס"א, המתוכנן לשיגור עד אפריל 2025, יחקור מאות מיליוני גלקסיות ב-102 צבעים אינפרה-אדומים כדי לבחון את התפשטות היקום, פליטות אור מגלקסיות ומולקולות חיוניות לחיים, ובכך לשפר את ההבנה הקוסמית שלנו.
משימת SPHEREx של נאס"א
למרות שזה לא יהיה הטלסקופ הראשון שחוקר מאות מיליוני כוכבים וגלקסיות, SPHEREx תהיה המשימה הראשונה שתעשה זאת ב-102 צבעים אינפרה-אדומים. צבעים אלו אינם נראים לעין האנושית, אך מדענים ישתמשו בנתוני האינפרה-אדום של SPHEREx כדי לחקור שאלות מגוונות, החל מהפיזיקה שעיצבה את היקום ברגעיו הראשונים ועד למקורות המים על כוכבי לכת כדוגמת כדור הארץ.
"זו המשימה הראשונה שתצפה בכל השמיים בכל כך הרבה צבעים," אמר ג'יימי בוק, החוקר הראשי של SPHEREx, שפועל במשותף במעבדת ההנעה הסילונית של נאס"א (JPL) ובמכון הטכנולוגי של קליפורניה (Caltech) בדרום קליפורניה. "בכל פעם שאסטרונומים מביטים בשמיים בצורה חדשה, אפשר לצפות לתגליות."
אינטגרציה ובדיקות של מצפה SPHEREx
SPHEREx, ראשי תיבות של Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer, יאסוף אור אינפרה-אדום באורכי גל מעט ארוכים יותר מאלו הנראים לעין האנושית. הטלסקופ ישתמש בספקטרוסקופיה כדי לפרק את האור מכוכבים וגלקסיות למיליוני צבעים נפרדים, בדומה לאופן שבו מנסרה מפרקת אור שמש לקשת. ניתוח צבע מפורט זה יכול לחשוף את הרכב האובייקט, את המרחק שלו מכדור הארץ ותכונות חשובות נוספות.
חקר המקורות הקוסמיים
מה שהעין האנושית תופסת כצבעים הם אורכי גל נפרדים של אור. ההבדל היחיד בין צבעים הוא המרחק בין שיאי הגל. אם כוכב או גלקסיה נעים, גלי האור שלהם נמתחים או נדחסים, מה שמשנה את הצבעים שהם פולטים. אסטרונומים יכולים למדוד את מידת המתיחה או הדחיסה של האור ולהשתמש בכך כדי להסיק את המרחק לעצם.
SPHEREx תיישם עקרון זה כדי למפות את מיקומם של מאות מיליוני גלקסיות בתלת-ממד. כך יוכלו מדענים לחקור את פיזיקת האינפלציה, האירוע שגרם ליקום להתרחב פי טריליון-טריליון תוך פחות משנייה אחרי המפץ הגדול. התרחבות מהירה זו הגביר הבדלים קטנים בהתפלגות החומר. מאחר שהבדלים אלו נותרו מוטבעים בהתפלגות הגלקסיות היום, מדידת ההתפלגות יכולה לגלות למדענים יותר על אופן פעולתה של האינפלציה.
מקורות הגלקסיות
SPHEREx תמדוד גם את הזוהר הכולל שנוצר על ידי כל הגלקסיות הקרובות והרחוקות – כלומר, כמות האור הכוללת שהגלקסיות פלטו במהלך ההיסטוריה הקוסמית. מדענים ניסו להעריך את תפוקת האור הכוללת על ידי תצפית בגלקסיות בודדות והשלכה למיליארדי הגלקסיות ביקום. אך אומדנים אלו עשויים לפספס מקורות אור חלשים או מוסתרים, כמו גלקסיות קטנות מדי או רחוקות מדי מכדי שהטלסקופים יוכלו לגלותן בקלות.
באמצעות ספקטרוסקופיה, SPHEREx תוכל להראות לאסטרונומים כיצד תפוקת האור הכוללת השתנתה לאורך הזמן. למשל, ייתכן שהיא תחשוף שהדורות הראשונים של הגלקסיות הפיקו יותר אור מששיערו קודם לכן, בין אם בגלל שהיו רבות יותר או גדולות ובהירות מההערכות הנוכחיות. מאחר שהאור לוקח זמן לעבור בחלל, אנו רואים עצמים רחוקים כפי שהיו בעבר. ובזמן מסעו של האור, התרחבות היקום מותחת אותו, משנה את אורכו הגל ואת צבעו. מדענים יכולים אפוא להשתמש בנתוני SPHEREx כדי לקבוע כמה רחוק האור עבר ובאיזו נקודת זמן בהיסטוריה הקוסמית הוא נפלט.
מקורות המים
SPHEREx תמדוד את שפע המים הקפואים, פחמן דו-חמצני ומולקולות חיוניות נוספות לחיים כפי שאנו מכירים לאורך יותר מ-9 מיליון כיוונים ייחודיים בגלקסיית שביל החלב. מידע זה יעזור למדענים להבין טוב יותר עד כמה המולקולות החשובות הללו זמינות ליצירת כוכבי לכת. מחקרים מצביעים על כך שרוב המים בגלקסיה שלנו נמצאים בצורת קרח ולא גז, קפואים על פני גרגירי אבק קטנים. בעננים צפופים שבהם נוצרים כוכבים, גרגירי אבק קפואים אלו עשויים להפוך לחלק מכוכבי לכת חדשים, עם פוטנציאל ליצור אוקיינוסים כמו אלו שעל כדור הארץ.
המבט הצבעוני של המשימה יאפשר למדענים לזהות חומרים אלו, משום שאלמנטים ומולקולות כימיות משאירים חתימה ייחודית בצבעים שהם בולעים ופולטים.
התמונה הגדולה
טלסקופים חלליים רבים, כמו האבל וטלסקופ החלל ג'יימס וב של נאס"א, יכולים לספק ספקטרוסקופיה ברזולוציה גבוהה ומעמיקה של אובייקטים בודדים או אזורים קטנים בחלל. טלסקופים אחרים, כמו טלסקופ החלל WISE של נאס"א (שכבר יצא משימוש), תוכננו לצלם תמונות של כל השמיים. SPHEREx משלב בין יכולות אלו כדי ליישם ספקטרוסקופיה על כל השמיים.
על ידי שילוב תצפיות מטלסקופים שמכוונים לאזורים ספציפיים בשמיים עם המבט הכולל של SPHEREx, מדענים יקבלו פרספקטיבה שלמה יותר – וצבעונית יותר – על היקום.
עוד בנושא באתר הידען:
