NASA’nın SPHEREx misyonu neden şimdiye kadarki ‘En renkli’ kozmik haritayı oluşturacak?

NASA’nın SPHEREx misyonu, en geç Nisan 2025’te fırlatıldığında yüz milyonlarca yıldız ve galaksiyi gözlemleyen ilk uzay teleskopu olmayacak, ancak onları 102 renkle gözlemleyen ilk uzay teleskobu olacak.

Her ne kadar bu renkler kızılötesi aralıkta oldukları için insan gözüyle görülemese de, bilim insanları bunları, evreni doğumundan bir saniyeden daha kısa bir süre sonra yöneten fizikten, suyun kökenine kadar değişen konuları öğrenmek için kullanacaklar. Dünya gibi gezegenler.

Her ikisi de Güney Kaliforniya’da bulunan NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı ve Caltech’te ortak çalışan SPHEREx Baş Araştırmacısı Jamie Bock, “Tüm gökyüzüne bu kadar çok renkte bakan ilk görev biziz” dedi. “Gökbilimciler gökyüzüne yeni bir gözle baktıklarında keşifler bekleyebiliriz.”

Evrenin Tarihi için Spektro-Fotometre, Yeniden İyonizasyon Çağı ve Buz Gezgini kelimelerinin kısaltması olan SPHEREx, insan gözünün algılayabileceğinden biraz daha uzun dalga boylarına sahip kızılötesi ışığı toplayacak. Teleskop, yüz milyonlarca yıldız ve galaksiden gelen ışığı almak ve onu bireysel renklere ayırmak için spektroskopi adı verilen bir teknik kullanacak; tıpkı bir prizmanın güneş ışığını gökkuşağına dönüştürmesi gibi. Bu renk dökümü, bir nesnenin, bileşimi ve Dünya’ya olan uzaklığı da dahil olmak üzere çeşitli özelliklerini ortaya çıkarabilir.

İşte SPHEREx’in renkli tüm gökyüzü haritasıyla yürüteceği üç önemli bilim araştırması.

Kozmik kökenler

İnsan gözünün renk olarak algıladığı şey, ışığın farklı dalga boylarıdır. Renkler arasındaki tek fark, ışık dalgasının tepe noktaları arasındaki mesafedir. Bir yıldız veya galaksi hareket ediyorsa, ışık dalgaları gerilir veya sıkıştırılır ve yaydıkları renkler değişir. (Ses dalgaları için de durum aynıdır, bu nedenle ambulans sireninin sesi yaklaştıkça artıyor ve geçtikten sonra alçalıyor gibi görünüyor.) Gökbilimciler ışığın ne kadar uzadığını veya sıkıştırıldığını ölçebilir ve bunu mesafeyi tahmin etmek için kullanabilirler. nesneye.

SPHEREx bu prensibi yüz milyonlarca galaksinin konumunu 3 boyutlu olarak haritalandırmak için uygulayacak. Bilim insanları bunu yaparak, evrenin büyük patlamadan sonra bir saniyeden daha kısa sürede trilyonlarca kat genişlemesine neden olan olay olan enflasyonun fiziğini inceleyebilirler. Bu hızlı genişleme, maddenin dağılımındaki küçük farklılıkları güçlendirdi. Bu farklılıklar günümüzde galaksilerin dağılımına damgasını vurduğu için, galaksilerin nasıl dağıldığını ölçmek bilim adamlarına enflasyonun nasıl çalıştığı hakkında daha fazla bilgi verebilir.

Galaktik kökenler

SPHEREx ayrıca yakın ve uzaktaki tüm galaksilerin yarattığı kolektif parıltıyı, başka bir deyişle galaksilerin kozmik tarih boyunca yaydığı toplam ışık miktarını da ölçecek. Bilim insanları, bireysel galaksileri gözlemleyerek ve evrendeki trilyonlarca galaksiyi tahmin ederek bu toplam ışık çıkışını tahmin etmeye çalıştılar. Ancak bu sayımlar, teleskopların kolayca tespit edemeyeceği kadar küçük veya çok uzak galaksiler gibi bazı soluk veya gizli ışık kaynaklarını dışarıda bırakabilir.

SPHEREx, spektroskopiyle gökbilimcilere toplam ışık çıkışının zaman içinde nasıl değiştiğini de gösterebilir. Örneğin, evrenin en eski nesil galaksilerinin, ya daha bol olmaları ya da mevcut tahminlerin önerdiğinden daha büyük ve daha parlak olmaları nedeniyle, daha önce düşünülenden daha fazla ışık ürettiğini ortaya çıkarabilir.

Işığın uzayda yolculuğu zaman aldığından uzaktaki nesneleri geçmişteki halleriyle görürüz. Ve ışık ilerledikçe evrenin genişlemesi onu gerer, dalga boyunu ve rengini değiştirir. Bu nedenle bilim insanları, ışığın ne kadar uzağa gittiğini ve evrenin tarihinde nerede salındığını belirlemek için SPHEREx verilerini kullanabilir.

Suyun kökenleri

SPHEREx, Samanyolu galaksisindeki 9 milyondan fazla benzersiz yön boyunca donmuş su, karbondioksit ve bildiğimiz şekliyle yaşam için gerekli diğer bileşenlerin bolluğunu ölçecek. Bu bilgi, bilim adamlarının bu anahtar moleküllerin gezegenleri oluşturmak için ne kadar uygun olduğunu daha iyi anlamalarına yardımcı olacak.

Araştırmalar galaksimizdeki suyun çoğunun gaz yerine buz şeklinde olduğunu, küçük toz taneciklerinin yüzeyine kadar donmuş olduğunu gösteriyor. Yıldızların oluştuğu yoğun bulutlarda, bu buzlu toz tanecikleri, Dünya’dakine benzer okyanuslar yaratma potansiyeline sahip, yeni oluşan gezegenlerin parçası haline gelebilir.

Görevin renkli görünümü, bilim adamlarının bu malzemeleri tanımlamasını sağlayacak çünkü kimyasal elementler ve moleküller emdikleri ve yaydıkları renklerde benzersiz bir imza bırakıyor.

Büyük resim

NASA’nın Hubble ve James Webb’i de dahil olmak üzere birçok uzay teleskopu, tek tek nesnelerin veya uzayın küçük bölümlerinin yüksek çözünürlüklü, derinlemesine spektroskopisini sağlayabilir. NASA’nın kullanımdan kaldırılan Geniş Alan Kızılötesi Araştırma Gezgini (WISE) gibi diğer uzay teleskopları, tüm gökyüzünün görüntülerini alacak şekilde tasarlandı. SPHEREx, spektroskopiyi tüm gökyüzüne uygulamak için bu yetenekleri birleştirir.

Bilim adamları, gökyüzünün belirli kısımlarını hedef alan teleskoplardan elde edilen gözlemleri SPHEREx’in büyük resim görüşüyle ​​birleştirerek, evrene dair daha eksiksiz ve daha renkli bir perspektif elde edecekler.