وقال جيمي بوك، الباحث الرئيسي في مركبة SPHEREx، التي تعمل بشكل مشترك في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا (JPL) ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا: "هذه هي المهمة الأولى لرؤية السماء بأكملها بألوان عديدة".
ستقوم أداة SPHEREx التابعة لناسا، والمقرر إطلاقها بحلول أبريل 2025، بمسح مئات الملايين من المجرات في 102 لون من ألوان الأشعة تحت الحمراء لدراسة توسع الكون، وانبعاثات الضوء من المجرات والجزيئات الأساسية للحياة، وبالتالي تحسين فهمنا الكوني.
مهمة SPHEREx التابعة لناسا
على الرغم من أنه لن يكون أول تلسكوب يدرس مئات الملايين من النجوم والمجرات، إلا أن SPHEREx سيكون أول مهمة تقوم بذلك باستخدام 102 لونًا من الأشعة تحت الحمراء. هذه الألوان غير مرئية للعين البشرية، لكن العلماء سيستخدمون بيانات الأشعة تحت الحمراء الخاصة بـ SPHEREx للتحقيق في أسئلة متنوعة، بدءًا من الفيزياء التي شكلت الكون في لحظاته الأولى إلى مصادر المياه على كواكب مثل الأرض.
وقال جيمي بوك، الباحث الرئيسي في مركبة SPHEREx، التي تعمل بشكل مشترك في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا (JPL) ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في جنوب كاليفورنيا: "هذه هي المهمة الأولى لرؤية السماء بأكملها بألوان عديدة". الطريقة، يمكن للمرء أن يتوقع الاكتشافات."
تكامل واختبار مرصد SPHEREx
سوف يقوم SPHEREx، وهو اختصار لمقياس الطيف الضوئي لتاريخ الكون، وعصر إعادة التأين، ومستكشف الجليد، بجمع ضوء الأشعة تحت الحمراء بأطوال موجية أطول قليلاً من تلك المرئية للعين البشرية. وسيستخدم التلسكوب التحليل الطيفي لتحليل الضوء الصادر من النجوم والمجرات إلى ملايين الألوان المنفصلة، على غرار الطريقة التي يكسر بها المنشور ضوء الشمس إلى قوس قزح. يمكن أن يكشف تحليل الألوان التفصيلي هذا عن تكوين الجسم وبعده عن الأرض وميزات مهمة أخرى.
دراسة الأصول الكونية
ما تراه العين البشرية على أنه ألوان هو أطوال موجية منفصلة من الضوء. والفرق الوحيد بين الألوان هو المسافة بين قمم الموجة. إذا تحرك نجم أو مجرة، فإن موجات الضوء الخاصة بها تتمدد أو تنضغط، مما يغير الألوان التي تنبعث منها. يمكن لعلماء الفلك قياس مقدار الضوء الممتد أو المضغوط واستخدام ذلك لاستنتاج المسافة إلى الجسم.
طبقت SPHEREx هذا المبدأ لرسم خريطة ثلاثية الأبعاد لمواقع مئات الملايين من المجرات. وبهذه الطريقة، سيتمكن العلماء من دراسة فيزياء التضخم، وهو الحدث الذي تسبب في تمدد الكون تريليون تريليون مرة في أقل من ثانية بعد الانفجار الكبير. أدى هذا التوسع السريع إلى تضخيم الاختلافات الصغيرة في توزيع المواد. وبما أن هذه الاختلافات لا تزال جزءا لا يتجزأ من توزيع المجرات اليوم، فإن قياس التوزيع يمكن أن يخبر العلماء بالمزيد عن كيفية عمل التضخم.
أصول المجرات
سوف يقوم SPHEREx أيضًا بقياس إجمالي اللمعان الذي تنتجه جميع المجرات القريبة والبعيدة، أي إجمالي كمية الضوء التي أصدرتها المجرات خلال التاريخ الكوني. لقد حاول العلماء تقدير إجمالي ناتج الضوء من خلال مراقبة المجرات الفردية واستقراء مليارات المجرات في الكون. لكن هذه التقديرات قد تغفل مصادر الضوء الخافتة أو المخفية، مثل المجرات الصغيرة جدًا أو البعيدة جدًا بحيث لا يمكن للتلسكوبات اكتشافها بسهولة.
باستخدام التحليل الطيفي، سيكون SPHEREx قادرًا على أن يُظهر لعلماء الفلك كيف تغير إجمالي ناتج الضوء بمرور الوقت. على سبيل المثال، قد يكشف أن الأجيال الأولى من المجرات أنتجت ضوءًا أكثر مما كان يُعتقد سابقًا، إما لأنها كانت أكثر عددًا أو أكبر وأكثر سطوعًا من التقديرات الحالية. وبما أن الضوء يستغرق وقتا طويلا للسفر عبر الفضاء، فإننا نرى الأشياء البعيدة كما كانت في الماضي. وأثناء رحلة الضوء، يؤدي تمدد الكون إلى تمدده، مما يغير طول موجته ولونه. وبالتالي يمكن للعلماء استخدام بيانات SPHEREx لتحديد المسافة التي قطعها الضوء وفي أي وقت من التاريخ الكوني انبعث.
مصادر المياه
سوف يقوم SPHEREx بقياس وفرة الماء المتجمد وثاني أكسيد الكربون والجزيئات الأخرى الضرورية للحياة كما نعرفها على طول أكثر من 9 ملايين اتجاه فريد في مجرة درب التبانة. ستساعد هذه المعلومات العلماء على فهم أفضل لمدى توفر هذه الجزيئات المهمة لتكوين الكوكب. تشير الدراسات إلى أن معظم الماء الموجود في مجرتنا يكون على شكل جليد وليس على شكل غاز، متجمداً على سطح حبيبات الغبار الصغيرة. وفي السحب الكثيفة المكونة للنجوم، قد تصبح حبيبات الغبار المتجمدة هذه جزءًا من كواكب جديدة، مع إمكانية إنشاء محيطات مثل تلك الموجودة على الأرض.
وسيسمح المنظر الملون للبعثة للعلماء بالتعرف على هذه المواد، لأن العناصر الكيميائية والجزيئات تترك بصمة فريدة في الألوان التي تمتصها وتصدرها.
الصورة الكبيرة
العديد من التلسكوبات الفضائية، مثل هابل وتلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا، يمكن أن توفر تحليلًا طيفيًا عالي الدقة ومتعمقًا لأجسام فردية أو مناطق صغيرة من الفضاء، وقد تم تصميم تلسكوبات أخرى، مثل تلسكوب وايز الفضائي التابع لناسا (الذي لم يعد موجودًا الآن). للصور صور السماء كلها. يجمع SPHEREx بين هذه القدرات لتطبيق التحليل الطيفي للسماء بأكملها.
من خلال الجمع بين الملاحظات من التلسكوبات التي تستهدف مناطق معينة من السماء مع الرؤية الشاملة لـ SPHEREx، سيحصل العلماء على منظور أكثر اكتمالًا وأكثر تنوعًا للكون.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
