Lanceret den 11. marts har NASAs Spherex Space Observatory brugt de sidste seks uger på at gennemgå kassen, kalibreringer og andre aktiviteter for at sikre, at det fungerer, som det burde. Nu kortlægger det hele himlen – ikke kun en stor del af den – at kortlægge positionerne for hundreder af millioner af galakser i 3D for at besvare nogle store spørgsmål om universet.
Den 1. maj begyndte rumfartøjet regelmæssige videnskabsoperationer, der består af at tage omkring 3.600 billeder om dagen i de næste to år for at give ny indsigt om universets oprindelse, galakser og ingredienserne for livet på Milky Way.
“Takket være det hårde arbejde fra hold på tværs af NASA, industri og akademia, der byggede denne mission, fungerer Spherex lige som vi havde forventet og vil producere kort over den fulde himmel i modsætning til nogen, vi har haft før,” sagde Shawn Domagal-Goldman, fungerende direktør for Astrophysics Division i NASA-hovedkvarter i Washington.
“Dette nye observatorium tilføjer til pakken med rumbaseret astrofysikundersøgelsesmissioner, der fører op til lanceringen af NASAs Nancy Grace Roman Space Telescope. Sammen med disse andre missioner vil Spherex spille en nøglerolle i at besvare de store spørgsmål om universet, vi tackle på NASA hver dag.”
Fra sin aborre i jordbane kigger Spherex ind i mørket og peger væk fra planeten og solen. Observatoriet vil gennemføre mere end 11.000 kredsløb i løbet af sine 25 måneders planlagte undersøgelsesoperationer, der cirkler omkring 14½ gange om dagen.
Det kredserer Jorden fra nord til syd og passerer over polerne, og hver dag tager det billeder langs en cirkulær strimmel af himlen. Efterhånden som dagene går, og planeten bevæger sig rundt om solen, skifter Spherex’s synsfelt også, så efter seks måneder vil observatoriet have set ud i rummet i alle retninger.
Når Spherex tager et billede af himlen, sendes lyset til seks detektorer, der hver producerer et unikt billede, der fanger forskellige bølgelængder af lys. Disse grupper på seks billeder kaldes en eksponering, og Spherex tager omkring 600 eksponeringer om dagen.
Når det er gjort med en eksponering, skifter hele observatoriets position – spejle og detektorer bevæger sig ikke, som de gør på nogle andre teleskoper. I stedet for at bruge thrustere, er Spherex afhængig af et reaktionssystem, der drejer inde i rumfartøjet for at kontrollere dets orientering.
Hundredvis af tusinder af Spherex’s billeder vil være digitalt vævet sammen for at skabe fire kort med alle himmel på to år. Ved at kortlægge hele himlen vil missionen give ny indsigt om, hvad der skete i den første brøkdel af et sekund efter Big Bang. I det korte øjeblik fik en begivenhed kaldet kosmisk inflation universet til at udvide en billion-billion-fold.
“Vi vil studere, hvad der skete på de mindste størrelse skalaer i universets tidligste øjeblikke ved at se på det moderne univers på de største skalaer,” sagde Jim Fanson, missionens projektleder ved NASAs Jet Propulsion Laboratory i det sydlige Californien. “Jeg tror, der er en poetisk bue til det.”
Kosmisk inflation påvirkede subtilt fordelingen af stof i universet, og ledetråde om, hvordan en sådan begivenhed kunne ske, er skrevet i positionerne af galakser over hele universet. Da kosmisk inflation begyndte, var universet mindre end størrelsen på et atom, men egenskaberne ved det tidlige univers blev strakt ud og indflydelse på det, vi ser i dag.
Ingen anden kendt begivenhed eller proces involverer den mængde energi, der ville have været påkrævet for at drive kosmisk inflation, så at studere den giver en unik mulighed for at forstå dybere, hvordan vores univers fungerer.
“Nogle af os har arbejdet mod dette mål i 12 år,” sagde Jamie Bock, missionens hovedundersøger hos Caltech og JPL. “Instrumentets ydeevne er så god, som vi håbede. Det betyder, at vi vil være i stand til at gøre al den fantastiske videnskab, vi planlagde og måske endda får nogle uventede opdagelser.”
Farvefelt
Spherex -observatoriet vil ikke være den første til at kortlægge hele himlen, men det vil være den første til at gøre det i så mange farver. Det observerer 102 bølgelængder eller farver af infrarødt lys, som ikke kan påvises for det menneskelige øje. Gennem en teknik kaldet spektroskopi adskiller teleskopet lyset i bølgelængder – meget som et prisme skaber en regnbue fra sollys – hvilket afslører alle slags oplysninger om kosmiske kilder.
F.eks. Kan spektroskopi udnyttes for at bestemme afstanden til en fjerne galakse, information, der kan bruges til at omdanne et 2D -kort over disse galakser til en 3D. Teknikken vil også gøre det muligt for missionen at måle den kollektive glød fra alle de galakser, der nogensinde har eksisteret, og se, hvordan den glød har ændret sig over kosmisk tid.
Og spektroskopi kan afsløre sammensætningen af genstande. Ved hjælp af denne kapacitet søger missionen efter vand og andre nøgleingredienser til livet i disse systemer i vores galakse. Man troede, at vandet i Jordens oceaner stammer fra frosne vandmolekyler fastgjort til støv i den interstellære sky, hvor solen dannede sig.
Spherex -missionen vil gøre over 9 millioner observationer af interstellare skyer i Mælkevejen, kortlægge disse materialer på tværs af galaksen og hjælpe forskere med at forstå, hvordan forskellige tilstande kan påvirke den kemi, der producerede mange af forbindelserne, der findes på Jorden i dag.