Neue NASA-Mission: 3D-Farbkarte des gesamten Himmels
Die NASA plant, bald eine neue Mission zu starten, um die umfassendste dreidimensionale Farbkarte des Himmels zu erstellen, die jemals erstellt wurde. Diese Mission namens SPHEREx (Spektralphotometer für die Geschichte des Universums, die Epoche der Reionisierung und den Ices Explorer), wird alles im Universum analysieren, um einige der tiefgründigsten Fragen aller Zeiten zu beantworten.
Der Start der Raumsonde ist für Freitag, den 28. Februar, geplant. Dabei sollen in den nächsten zwei Jahren vier vollständige Himmelsdurchmusterungen durchgeführt werden.
Dies wird nicht die erste Mission der NASA sein, bei der ein Weltraumteleskop Hunderte Millionen Sterne und Galaxien beobachtet, aber es wird die erste sein, bei der diese in 102 verschiedenen Farben untersucht werden.
Obwohl diese Farben für das menschliche Auge nicht sichtbar sind, weil sie im Infrarotbereich liegen, werden sie von Wissenschaftlern für die Untersuchung so unterschiedlicher Themen verwendet, von der Physik, die das Universum weniger als eine Sekunde nach seiner Entstehung beherrschte, bis hin zur Entstehung des Wassers auf Planeten wie der Erde.
Ein Teleskop zur detaillierten Kartierung des Universums
„Wir werden alles am Himmel untersuchen und für jedes Pixel ein Spektrum erhalten, unabhängig von seiner Beschaffenheit: Kometen in unserem Sonnensystem, Planeten, Sterne, Galaxien“, erklärt Olivier Doré, Astrophysiker am Jet Propulsion Laboratory der NASA und leitender Forscher des SPHEREx-Projekts.
Die Mission verfolgt drei Hauptziele:
- Untersuchen Sie die Form des Universums unmittelbar nach dem Urknall.
- Berechnen Sie die Gesamtmenge des von allen Galaxien seit der Entstehung des Universums ausgestrahlten Lichts.
- Um das Vorhandensein von Wasser und anderen für das Leben wichtigen Elementen in der Milchstraße festzustellen.
Diese ehrgeizigen Ziele werden durch die Analyse des vom SPHEREx-Observatorium im gesamten Kosmos erfassten Lichtspektrums erreicht.
Durch die Untersuchung der Ausdehnung oder Kontraktion von Lichtwellenlängen können Forscher die Entfernungen zwischen uns und Himmelskörpern messen und feststellen, ob diese sich auf uns zubewegen oder sich von uns wegbewegen.
Das Endergebnis wird eine gigantische 3D-Karte der relativen Positionen von etwa 450 Millionen Galaxien sein.
Die Expansion des Universums verstehen
Was wir als Farben wahrnehmen, sind eigentlich bestimmte Wellenlängen des Lichts. Der einzige Unterschied zwischen ihnen besteht im Abstand zwischen den Wellenbergen der Lichtwellen.
Wenn sich ein Stern oder eine Galaxie bewegt, dehnen sich seine Lichtwellen aus oder komprimieren sie, wodurch sich die scheinbar ausgestrahlten Farben ändern. Astronomen können diese Veränderungen messen und so die Entfernung und Flugrichtung des Objekts bestimmen.
Auf diese Weise können Wissenschaftler die kosmische Inflation untersuchen, ein Phänomen, das nach dem Urknall in weniger als einer Sekunde zu einer Ausdehnung des Universums um den Faktor Billionen führte.
Diese schnelle Ausdehnung verstärkte leichte Schwankungen in der Materieverteilung. Da diese Unterschiede in der Verteilung der Galaxien auch heute noch sichtbar sind, können wir durch ihre Kartierung mehr über die Funktionsweise der kosmischen Inflation erfahren.
SPHEREx wird diese Modelle testen, indem es die Dichte der Galaxien im gesamten Universum misst.
Bei einer gleichmäßigen Verteilung würde dies auf ein einfaches Inflationsmodell schließen lassen, das möglicherweise auf einem hypothetischen Teilchen namens Inflaton basiert. Andererseits könnten Anomalien in dieser Verteilung auf die Existenz unbekannter Felder und Teilchen hinweisen, die das frühe Universum beeinflusst haben.
Erforschung der Chemie des Kosmos und der Entstehung des Wassers
SPHEREx wird außerdem die Menge an Wassereis, Kohlendioxid und anderen für das Leben wesentlichen Verbindungen in über neun Millionen unterschiedlichen Regionen der Milchstraße analysieren.
Diese Informationen werden den Forschern helfen zu verstehen, wie diese grundlegenden Moleküle für die Planetenentstehung verfügbar wurden.
Studien zeigen, dass das meiste Wasser in unserer Galaxie als Eis vorliegt, gefroren auf der Oberfläche winziger Körner interstellaren Staubs.
In den dichten Wolken, in denen Sterne geboren werden, können sich diese Eiskörner in entstehende Planeten einbetten und so möglicherweise die Bildung erdähnlicher Ozeane ermöglichen.
Mithilfe seiner Karte kann SPHEREx diese Elemente identifizieren, da jedes Molekül in dem Licht, das es absorbiert und emittiert, einen einzigartigen spektralen Abdruck hinterlässt.
Ein revolutionäres Projekt für die astrophysikalische Forschung
SPHEREx wird es außerdem möglich machen, eine scheinbar unmögliche Leistung zu vollbringen: die Berechnung des gesamten von Galaxien im Laufe der kosmischen Geschichte ausgestrahlten Lichts.
Anhand der Daten lassen sich das Alter des Lichts sowie sein Ursprung und seine Entwicklung im Laufe der Zeit bestimmen.
Darüber hinaus könnten sie Licht auf die Möglichkeit von Leben anderswo in unserer Galaxie werfen, indem sie die spektralen Signaturen von Wassereis und anderen wichtigen Molekülen in den Molekülwolken entdecken, in denen Sterne geboren werden.
Jedes chemische Element und Molekül verfügt über eine einzigartige spektrale Signatur, die auf der Art und Weise basiert, wie seine Atome Licht unterschiedlicher Wellenlängen absorbieren und emittieren.
SPHEREx wird mehr als 9 Millionen Beobachtungen dieser Wolken durchführen und diese Daten in detaillierte 3D-Karten umwandeln, die das Vorhandensein von Wassereis, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und anderen für das Leben wichtigen Bestandteilen zeigen.
Kommen diese Stoffe in den Wolken in großen Mengen vor, könnten sie die entstehenden Planeten anreichern und so die Chancen auf günstige Bedingungen für die Entstehung von Leben erhöhen.
Welche Entdeckungen auch immer als nächstes gemacht werden, SPHEREx wird für die Wissenschaftler der Zukunft eine Goldgrube an Daten sein. Besonders wertvoll wird es als Ergänzung zu anderen Observatorien sein, beispielsweise dem James Webb Space Telescope (JWST), das zwar ein kleineres Sichtfeld hat, dafür aber detailliertere Beobachtungsmöglichkeiten bietet.
SPHEREx steht für „Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer“ und wird Infrarotlicht einfangen, dessen Wellenlängen etwas länger sind als die für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängen.
Dabei kommt eine Technik namens „Spektroskopie“ zum Einsatz, um das Licht von Hunderten Millionen Sternen und Galaxien in verschiedene Farben zu zerlegen, ähnlich einem Prisma, das Sonnenlicht in einen Regenbogen zerlegt.
Diese Spektralanalyse wird viele Eigenschaften der beobachteten Objekte enthüllen, einschließlich ihrer Zusammensetzung und ihrer Entfernung von der Erde.
„Wenn SPHEREx einen besonders interessanten Ort identifiziert, kann das James-Webb-Teleskop ihn mit einer noch höheren spektralen Auflösung untersuchen, und zwar bei Wellenlängen, die SPHEREx nicht erfassen kann“, sagte Gary Melnick, Astrophysiker und Mitglied des Projektteams.
Er fügt hinzu: „Diese beiden Teleskope könnten ein äußerst leistungsfähiges Duo bilden. »
