Новая миссия НАСА: цветная 3D-карта всего неба
НАСА планирует вскоре запустить новую миссию по созданию самой полной трехмерной цветной карты неба из когда-либо созданных. Эта миссия, называемая SPHEREx (Спектрофотометр для истории Вселенной, эпохи реионизации и исследования льдов), проанализирует все во вселенной, пытаясь ответить на некоторые из самых глубоких вопросов, когда-либо заданных.
Запуск космического корабля запланирован на пятницу, 28 февраля. В течение следующих двух лет будет проведено четыре полных обзора неба.
Это будет не первая миссия НАСА по отправке космического телескопа для наблюдения за сотнями миллионов звезд и галактик, но это будет первая миссия по их исследованию в 102 различных цветах.
Хотя эти цвета не видны человеческому глазу, поскольку находятся в инфракрасном диапазоне, ученые будут использовать их для изучения таких разнообразных тем, как физика, управлявшая Вселенной менее чем через секунду после ее рождения, до происхождения воды на планетах, подобных Земле.
Телескоп для детального картирования Вселенной
«Мы собираемся изучить все на небе и получить спектр для каждого пикселя, независимо от его природы: кометы в нашей Солнечной системе, планеты, звезды, галактики», — объясняет Оливье Доре, астрофизик из Лаборатории реактивного движения NASA и главный исследователь проекта SPHEREx.
Миссия будет преследовать три основные цели:
- Изучите форму Вселенной сразу после Большого взрыва.
- Рассчитайте общее количество света, излученного всеми галактиками с момента рождения Вселенной.
- Оценить наличие воды и других элементов, необходимых для жизни в Млечном Пути.
Эти амбициозные цели будут достигнуты путем анализа спектра света, зафиксированного обсерваторией SPHEREx по всему космосу.
Изучая расширение или сужение длин волн света, исследователи смогут измерить расстояния между нами и небесными объектами и определить, движутся ли они к нам или от нас.
Конечным результатом станет гигантская трехмерная карта относительного расположения около 3 миллионов галактик.
Понимание расширения Вселенной
То, что мы воспринимаем как цвета, на самом деле представляет собой определенные длины волн света. Единственное различие между ними — расстояние между гребнями световых волн.
Если звезда или галактика движется, ее световые волны расширяются или сжимаются, изменяя цвета, которые она, по-видимому, излучает. Астрономы могут измерить эти изменения, чтобы определить расстояние до объекта и направление его движения.
Таким образом, ученые смогут изучить космическую инфляцию — явление, в результате которого Вселенная расширилась в триллионы триллионов раз менее чем за секунду после Большого взрыва.
Это быстрое расширение усилило небольшие изменения в распределении материи. Поскольку эти различия в распределении галактик видны и сегодня, их картирование позволит нам больше узнать о том, как работает космическая инфляция.
SPHEREx проверит эти модели, измерив плотность галактик по всей Вселенной.
Если их распределение равномерно, это предполагает простую модель инфляции, возможно, основанную на гипотетической частице, называемой инфлатоном. С другой стороны, аномалии в этом распределении могут указывать на существование неизвестных полей и частиц, влиявших на раннюю Вселенную.
Изучение химии космоса и происхождения воды
SPHEREx также проанализирует содержание водяного льда, углекислого газа и других соединений, необходимых для жизни, в более чем 9 миллионах различных регионов Млечного Пути.
Эта информация поможет исследователям понять, как эти фундаментальные молекулы стали доступны для формирования планет.
Исследования показывают, что большая часть воды в нашей галактике существует в виде льда, замороженного на поверхности крошечных крупинок межзвездной пыли.
В плотных облаках, где рождаются звезды, эти ледяные зерна могут стать частью формирующихся планет, что потенциально может привести к образованию океанов, подобных земным.
Используя свою карту, SPHEREx идентифицирует эти элементы, поскольку каждая молекула оставляет уникальный спектральный отпечаток в поглощаемом и излучаемом ею свете.
Революционный проект для астрофизических исследований
SPHEREx также позволит совершить, казалось бы, невозможную задачу: подсчитать весь свет, излучаемый галактиками на протяжении всей космической истории.
Его данные позволят оценить возраст света, его происхождение и эволюцию с течением времени.
Кроме того, они могли бы пролить свет на возможность существования жизни в других местах нашей галактики, обнаружив спектральные признаки водяного льда и других важных молекул в молекулярных облаках, где рождаются звезды.
Каждый химический элемент и молекула имеет уникальную спектральную сигнатуру, основанную на том, как его атомы поглощают и излучают различные длины волн света.
SPHEREx выполнит более 9 миллионов наблюдений за этими облаками, преобразуя эти данные в подробные трехмерные карты, показывающие наличие водяного льда, углекислого газа, оксида углерода и других компонентов, имеющих решающее значение для жизни.
Если эти вещества присутствуют в больших количествах в этих облаках, они могут обогащать формирующиеся планеты, тем самым увеличивая вероятность возникновения условий, благоприятных для возникновения жизни.
Какие бы открытия ни были сделаны в будущем, SPHEREx станет кладезем данных для ученых будущего. Он будет особенно ценным в качестве дополнения к другим обсерваториям, таким как космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), который имеет более узкое поле зрения, но более детальные возможности наблюдения.
SPHEREx, что означает «Спектрофотометр для изучения истории Вселенной, эпохи реионизации и исследования льдов», будет улавливать инфракрасный свет, длина волны которого немного больше, чем у видимых человеческим глазом волн.
Он будет использовать технологию, называемую «спектроскопией», для разложения света от сотен миллионов звезд и галактик на разные цвета, подобно тому, как призма разлагает солнечный свет на радугу.
Спектральный анализ позволит выявить многие свойства наблюдаемых объектов, включая их состав и расстояние от Земли.
«Если SPHEREx обнаружит особенно интересное место, телескоп Джеймса Уэбба сможет изучить его с еще более высоким спектральным разрешением, на длинах волн, которые SPHEREx не может обнаружить», — сказал Гэри Мельник, астрофизик и член команды проекта.
Он добавляет: «Эти два телескопа могли бы составить чрезвычайно мощный дуэт. »
