Parliamo di SPHEREx: la missione di trovare l'origine dell'universo

Quando si tratta di storie di origine, il nostro universo ne ha una buona. La teoria ampiamente accettata è che tra 12 e 14 miliardi di anni fa, l'universo visibile era delle dimensioni di un'uva.

Quindi, con a scoppio, si espande potenzialmente esponenzialmente da uno stato denso caldo nel nostro vasto cosmo. Mentre l'idea del Big Bang è stata generalmente accettata dal 1980, non abbiamo ancora idea di come sia avvenuta questa massiccia inflazione.

Ecco dove arriva la missione SPHEREx. La scorsa settimana, la NASA ha annunciato un nuovo progetto che rivendica il titolo epico di: Spectro-Photometer per la Storia dell'Universo, Epoca di Reionizzazione e Ices Explorer.

SPHEREx un'investigazione da 242 milioni di dollari che lancerà nel 2023. Per due anni, l'osservatorio a forma di volano cercherà la Terra in un'orbita due volte più alta della Stazione Spaziale Internazionale. È una missione progettata per rispondere a tre domande importanti, tra cui: Qual è l'origine dell'universo?

"SPHEREx sonderà l'inflazione, la rapida espansione dello spazio che si pensa si sia verificata qualche istante dopo il Big Bang", dice l'investigatore principale James Bock di Caltech Inverso. Bock spiega che, oltre a espandere rapidamente l'universo, l'inflazione produce "variazioni di densità che alla fine vanno al seme i luoghi in cui si formano le galassie".

La distribuzione delle galassie oggi è sensibile alle proprietà dell'inflazione. Per determinare la natura di queste variazioni, Bock e il team faranno ciò che altri esploratori hanno fatto prima di loro: creare una mappa.

SPHEREx è progettato per esplorare l'intero cielo quattro volte, raccogliendo dati su 300 milioni di galassie e oltre 100 milioni di stelle in 96 colori spettrali. L'osservatorio sta anche scattando immagini a infrarossi - radiazioni elettromagnetiche invisibili all'occhio umano. La luce infrarossa può essere misurata come il calore che fuoriesce da un oggetto. A sua volta, questo progetto sta guardando il calore dell'universo.

Allen Farrington, il project manager di SPHEREx, spiega a Inverso che la mappa includerà tutta la luce in arrivo nell'universo fino a 10 miliardi di anni fa. L'obiettivo è esaminare le strutture che questa mappa di luce rivelerà, l'idea è che possiamo dire qualcosa su come l'universo è stato creato dalle forme che emergono.

"In questo tipo di mappa, non stiamo necessariamente osservando le singole galassie, ma i fili di luce che sono ovunque", dice Farrington. "Puoi pensare alle immagini della Terra dallo spazio notturno, dove puoi vedere i profili delle autostrade".

Gli scienziati useranno queste mappe per indagini mirate: esaminando la storia della formazione delle galassie nel corso del tempo cosmico, il ruolo dei ghiacci interstellari gioca nella formazione di stelle e pianeti, e esaminare il processo di inflazione durante la nascita dell'universo.

Poiché SPHEREx sta mappando a infrarossi, misura la distribuzione delle galassie rilevando le loro posizioni e spostamenti verso il rosso. Farrington spiega che quando consideriamo l'espansione dell'universo, dovremmo pensarci meno mentre le cose si allontanano l'una dall'altra e più come lo spazio diventa sempre più grande.

"Quando ciò accade, quando la luce viene emessa da un'altra galassia, a seconda di quanto è distante, la luce viene spostata verso il rosso", dice Farrington. "In altre parole, la luce proveniva da una stella ad una certa frequenza. Più è lontano, più diventa rosso."

La speranza è che i vari valori del redshift rivelino quel modello a lungo desiderato dell'universo. Alcune teorie dicono che quando l'universo nacque, i meccanismi che guidarono lasciarono un modello di impronta che poteva assomigliare alla spugna o alla rigidità dello zucchero filato.

"Se è come una palla di zucchero filato, ci sono molti fili e stringhe", dice Farrington. "A partire da ora, possiamo dire dai sondaggi che la struttura dell'universo sembra casuale. Ma matematicamente, semplicemente non sappiamo quanto sia casuale. Quella casualità matematica è ciò che può dirci se l'universo si è espanso a causa di un meccanismo o di un altro ".

È una missione pensata per accelerare e, nel mondo della scienza spaziale, spiegare a buon mercato i primi momenti della storia degli universi - e un'elegante esplorazione del passato, complimentandosi con altre missioni future, come il viaggio su Marte.

Linda Sparke, Astrophysics Explorers Program Scientist della NASA, racconta Inverso che la missione è giusta per il programma Explorer, perché può essere relativamente veloce ma "offre una quantità enorme di scienza", alla fine aiuta a rivelare come le galassie, le stelle e i pianeti sono diventati così come sono.

"Guardiamo agli inizi per capire perché ora le cose sono come le vediamo", spiega Sparke. "Guardare la storia antica dell'universo è un modo per testare le nostre idee su come si formano le galassie, perché l'energia oscura le sta allontanando le une dalle altre e altre cose che ancora non comprendiamo. La NASA parla di esplorazione, e non c'è scala più grande da esplorare rispetto all'intero cosmo!"

Per Farrington, è anche un'opportunità per lavorare con una squadra incredibile mentre si influenza la storia della scienza spaziale.

"Ho lavorato a diverse missioni al Jet Propulsion Laboratory negli ultimi 20 anni, in quegli anni ho visto i miei bambini portare a casa libri di scienze contenenti informazioni sulle missioni su cui ho lavorato", dice Farrington. "Non c'è niente di più bello di questo, quando pensi, wow, sto facendo qualcosa per il progresso della conoscenza.

Per i prossimi quattro anni, il team svilupperà e testerà SPHEREx. Nel 2025, gli ultimi dati arriveranno e saranno resi disponibili per tutti gli scienziati che vogliono esaminare l'enorme quantità di dati. Da lì, troveremo le risposte per i misteri dell'universo - così come nuove domande che spingeranno i limiti di ciò che significa per noi tutti esistere.