Космический телескоп NASA SPHEREx приступил к амбициозной двухлетней миссии по созданию карты всего неба с беспрецедентной детализацией, делая примерно 3600 снимков ежедневно в 102 диапазонах инфракрасного света. Это позволит создать всеобъемлющую 3D-карту сотен миллионов галактик и звёзд, которая поможет учёным исследовать происхождение Вселенной, изучать эволюцию галактик и искать компоненты, необходимые для жизни, в Млечном Пути, сообщает Petapixel.

102 инфракрасных диапазона

Революционная особенность SPHEREx заключается в его способности наблюдать небо в 102 различных диапазонах инфракрасного света, невидимого для человеческого глаза. Этот спектроскопический подход разделяет свет на конкретные длины волн, подобно тому, как призма создаёт радугу, что позволяет учёным анализировать космические объекты с беспрецедентной детализацией. Телескоп достигает этого с помощью шести детекторов, каждый из которых оснащён 17 уникальными полосами длин волн, с разрешением 41 в диапазоне 0.75–3.8 мкм и более высоким разрешением (110–130) в диапазоне 3.8–5 мкм.

Такая спектральная точность позволяет SPHEREx определять состав небесных объектов и их расстояния, создавая настоящую 3D-карту Вселенной. Миссия зафиксирует спектры всех объектов каталога точечных источников 2MASS с поразительной чувствительностью и выявит ключевые молекулы, такие как вода и углекислый газ, в межзвёздной пыли. Благодаря наблюдениям в таком количестве цветовых диапазонов, SPHEREx сможет раскрыть детали космической инфляции после Большого взрыва, измерить общее свечение далёких галактик и обнаружить скрытые запасы компонентов, необходимых для жизни, по всей нашей галактике.

3D-картирование галактик

SPHEREx создаст беспрецедентную трёхмерную карту космоса, измеряя расстояния до сотен миллионов галактик с помощью явления, называемого красным смещением, при котором свет от далёких галактик смещается к более длинным волнам из-за расширения Вселенной. В отличие от предыдущих обзоров неба, SPHEREx использует спектроскопию низкого разрешения для эффективного захвата красных смещений множества галактик — сотен миллионов с меньшей точностью и десятков миллионов с высокой точностью. Этот подход дополняет другие обсерватории, такие как космический телескоп Джеймса Уэбба, который детально изучает отдельные галактики; SPHEREx же рассматривает галактики как точки в обширной космической паутине, с полем зрения, примерно в 14 000 раз большим, чем у инструмента NIRCam телескопа Уэбба.

Полученная 3D-карта будет служить множеству научных целей: обнаружению признаков космической инфляции в ранней Вселенной, изучению эволюции формирования галактик и его замедления с течением времени, а также измерению общего инфракрасного свечения всех галактик за всю историю. Картируя положения галактик на огромных расстояниях, учёные смогут анализировать крупномасштабную структуру Вселенной, чтобы проверить теории инфляции, которые предсказывают, что огромная энергия первых мгновений Вселенной оставила тонкие отпечатки, которые SPHEREx предназначен обнаружить. Обсерватория будет завершать полный обзор неба каждые шесть месяцев, в итоге создав четыре полные карты за 25 месяцев миссии.

Исследование космической инфляции

Теория космической инфляции предполагает, что Вселенная экспоненциально расширилась в первую долю секунды после Большого взрыва — в триллионы триллионов раз за менее чем миллиардную долю триллионной доли секунды. SPHEREx будет исследовать это явление, ищя негауссовы признаки в распределении галактик, в частности, измеряя параметр fNL, который описывает отклонения от идеального гауссова распределения квантовых флуктуаций. Это измерение поможет различить конкурирующие модели инфляции: инфляцию с одним полем (предсказывающую малые значения fNL) и инфляцию с несколькими полями (предсказывающую большие значения).

Подход миссии элегантно прост, но глубок: картируя положения миллионов галактик, SPHEREx обнаружит узоры, которые возникли как квантовые волны во время инфляции и позже растянулись до космических масштабов. Эти изначальные флуктуации послужили семенами для современных крупномасштабных космических структур. SPHEREx достигнет чувствительности к fNL на уровне не менее 1 (2σ), уменьшив неопределённость более чем в 10 раз по сравнению с предыдущими измерениями. Эта точность может потенциально исключить теории инфляции с одним полем, если будут найдены доказательства нескольких полей инфляции, что станет значительным шагом вперёд в нашем понимании самых ранних мгновений Вселенной.