Parlem d’SPHEREx: la missió per trobar l’origen de l’univers

Quan es tracta d'històries d'origen, el nostre univers té un bon estat. La teoria generalment acceptada és que entre els 12 i els 14 mil milions d’anys, l’univers visible era de la mida d’un raïm.

Llavors, amb un bang, potencialment es va expandir exponencialment des d’un estat dens i calent cap al nostre vast cosmos. Tot i que la idea del Big Bang és generalment acceptada des de 1980, encara no tenim cap idea de com va passar realment aquesta inflació massiva.

Aquí és on entra la missió SPHEREx. La setmana passada, la NASA va anunciar un nou projecte que reclama el títol èpic de: Espectro-fotòmetre per a la història de l'univers, època de reionització i Ices Explorer.

SPHEREx una cerca de 242 milions de dòlars que es llançarà el 2023. Durant dos anys, l'observatori amb forma de volant cercarà la Terra en una òrbita dobla i alta com la de l'Estació Espacial Internacional. És una missió dissenyada per abordar tres preguntes importants, incloent: Quin és l’origen de l’univers?

"SPHEREx investigarà la inflació, la ràpida expansió de l'espai que es creu que va ocórrer moments després del Big Bang", explica l'investigador principal, James Bock, de Caltech Invers. Bock explica que, a més de expandir ràpidament l'univers, la inflació produeix "variacions de densitat que finalment van a la llavor els llocs on es formen les galàxies".

La distribució de les galàxies avui és sensible a les propietats de la inflació. Per tal de determinar la naturalesa d’aquestes variacions, Bock i l’equip faran el que altres exploradors han fet abans que ells: feu un mapa.

SPHEREx està dissenyat per examinar tot el cel quatre vegades, en el procés recopilant dades sobre 300 milions de galàxies, així com més de 100 milions d'estrelles en 96 colors espectrals. L’observatori també està prenent fotografies en infrarojos: la radiació electromagnètica invisible per l’ull humà. La llum infraroja es pot mesurar com la calor que es desprèn d’un objecte. Al seu torn, aquest projecte està mirant la calor de l’univers.

Allen Farrington, el responsable del projecte SPHEREx, explica a Invers que el mapa inclourà tota la llum entrant a l’univers fins a fa 10.000 milions d’anys. L’objectiu és examinar les estructures que aquest mapa de llum revelarà, sent la idea que puguem explicar alguna cosa sobre com es va crear l’univers per les formes que sorgeixen.

"En aquest tipus de mapa, no necessàriament estem mirant les galàxies individuals, sinó els fils de llum que hi ha a tot arreu", diu Farrington. "Es pot pensar en imatges de la Terra des de l'espai de la nit, on es poden veure els contorns de les autopistes".

Els científics utilitzaran aquests mapes per a investigacions específiques: examinant la història de la formació de galàxies durant el temps còsmic, el paper dels ells interestelars en la formació d’estrelles i de planetes i examinar el procés d’inflació durant el naixement de l’univers.

Atès que SPHEREx està mapejant en infrarojos, mesura la distribució de les galàxies fent notar les seves posicions i els desplaçaments cap al vermell. Farrington explica que quan considerem que l’univers s’expandeix, hauríem de pensar-ho menys quan les coses s’estancien l’un de l’altre i més que l’espai cada vegada més gran.

"Quan això succeeix, quan s'emet la llum des d’una altra galàxia, depenent de quina distància estigui, la seva llum es redistribueix", diu Farrington. “En altres paraules, la llum va sortir d'una estrella a una certa freqüència. Com més lluny estigui, el més vermell que aconsegueix."

L’esperança és que variar els valors de desplaçament al vermell revelin aquest patró de l’univers desitjat durant molt de temps. Algunes teories diuen que quan l’univers va sorgir, els mecanismes que conduïen van deixar un patró d’impressió que podia semblar una esponja o la severitat del cotó.

"Si és com una bola de cotó, hi ha molts fils i cordes", diu Farrington. "A partir d’ara, podem dir a partir d’enquestes que l’estructura de l’univers sembla una mica aleatòria. Però matemàticament, simplement no sabem com és aleatori. Aquesta aleatorietat matemàtica és el que pot dir-nos si l’univers s’ha expandit a causa d’un mecanisme o altre. ”

És una missió dissenyada de manera ràpida i, en el món de la ciència espacial, expliqui a bon preu els primers moments de la història dels universos - i una exploració elegant del passat, complementant més missions amb futur, com el viatge a Mart.

Linda Sparke, científica del programa d’astrofísics d’exploradors de la NASA, explica: Invers que la missió és adequada per al programa de l’Explorer, ja que pot ser relativament ràpid, però "ofereix una gran quantitat de ciències", i al final ajuda a revelar com les galàxies, les estrelles i els planetes van arribar a ser tal com són.

"Mirem els inicis per esbrinar per què les coses ara són com les veiem", explica Sparke. "Mirar la història primerenca de l'univers és una manera de provar les nostres idees sobre com es formen les galàxies, per què l'energia fosca les empeny a separar-se les unes de les altres, i altres coses que encara no entenem. La NASA tracta d’exploració, i no hi ha una escala més gran per explorar que el cosmos sencer! ”

Per a Farrington, també és una oportunitat per treballar amb un equip increïble, mentre influeix en la història de la ciència espacial.

"Durant els últims 20 anys he treballat en diferents missions al Jet Propulsion Laboratory; en aquests anys, he vist que els meus fills portessin llibres científics de casa de l’escola amb informació sobre les missions en què he treballat", diu Farrington. "No hi ha res més fresc que això, quan penses, wow, estic fent alguna cosa per al progrés del coneixement.

Durant els propers quatre anys, l'equip construirà i posarà a prova SPHEREx. El 2025 es produiran les últimes dades i es posaran a disposició de tots els científics que vulguin examinar la informació massiva de dades. A partir d’aquí, trobarem respostes per als misteris de l’univers, així com noves preguntes que faran que els límits del que significa per a tots siguem.