Hablemos de SPHEREx: la misión de encontrar el origen del universo

Cuando se trata de historias de origen, nuestro universo tiene una buena. La teoría ampliamente aceptada es que entre 12 y 14 mil millones de años, el universo visible tenía el tamaño de una uva.

Luego, con un explosión, potencialmente se expandió exponencialmente desde un estado densamente caliente a nuestro vasto cosmos. Si bien la idea del Big Bang ha sido generalmente aceptada desde 1980, todavía no tenemos una idea de cómo sucedió realmente esta inflación masiva.

Ahí es donde entra la misión SPHEREx. La semana pasada, la NASA anunció un nuevo proyecto que reclama el título épico de: Espectro-fotómetro para la historia del universo, la época de la reionización y el explorador de Ices.

SPHEREx es una búsqueda de $ 242 millones que se lanzará en 2023. Durante dos años, el observatorio en forma de volante rodeará la Tierra en una órbita dos veces más alta que la Estación Espacial Internacional. Es una misión diseñada para abordar tres preguntas importantes, que incluyen: ¿Cuál es el origen del universo?

"SPHEREx investigará la inflación, la rápida expansión del espacio que se cree ocurrió en momentos posteriores al Big Bang", dice el investigador principal James Bock de Caltech Inverso. Bock explica que, además de expandir rápidamente el universo, la inflación produce "variaciones en la densidad que eventualmente van a la semilla en los lugares donde se forman las galaxias".

La distribución de galaxias actual es sensible a las propiedades de la inflación. Para determinar la naturaleza de estas variaciones, Bock y el equipo harán lo que otros exploradores han hecho antes que ellos: hacer un mapa.

SPHEREx está diseñado para estudiar todo el cielo cuatro veces, en el proceso de recopilación de datos sobre 300 millones de galaxias, así como más de 100 millones de estrellas en 96 colores espectrales. El observatorio también está tomando imágenes en infrarrojo: radiación electromagnética que es invisible para el ojo humano. La luz infrarroja se puede medir como el calor que desprende un objeto. A su vez, este proyecto está mirando el calor del universo.

Allen Farrington, el gerente de proyectos de SPHEREx, explica a Inverso que el mapa incluirá toda la luz entrante en el universo hasta hace 10 mil millones de años. El objetivo es examinar las estructuras que este mapa de luz revelará, la idea es que podemos decir algo sobre cómo el universo fue creado por las formas que emergen.

"En este tipo de mapa, no necesariamente estamos mirando galaxias individuales, sino los hilos de luz que están en todas partes", dice Farrington. "Puedes pensar en imágenes de la Tierra desde el espacio por la noche, donde puedes ver los contornos de las autopistas".

Los científicos utilizarán estos mapas para investigaciones específicas: al examinar la historia de la formación de galaxias a lo largo del tiempo cósmico, el papel que desempeñan los hielos interestelares en la formación de estrellas y planetas. y Examinando el proceso de inflación durante el nacimiento del universo.

Debido a que SPHEREx está mapeando en infrarrojo, mide la distribución de las galaxias al observar sus posiciones y desplazamientos al rojo. Farrington explica que cuando consideramos que el universo se está expandiendo, deberíamos pensar en él como cosas que se alejan unas de otras, y más como que el espacio se hace más y más grande.

"Cuando eso sucede, cuando la luz se emite desde otra galaxia, dependiendo de lo lejos que esté, su luz se ve desplazada al rojo", dice Farrington. “En otras palabras, la luz salió de una estrella a una cierta frecuencia. Cuanto más lejos está, más rojo se pone ".

La esperanza es que los valores variables de desplazamiento al rojo revelen ese patrón del universo deseado durante mucho tiempo. Algunas teorías dicen que cuando el universo surgió, los mecanismos que impulsaron dejaron un patrón de impresión que podría parecer una esponja o la dureza del algodón de azúcar.

"Si es como una bola de algodón de azúcar, entonces hay muchos hilos y cuerdas", dice Farrington. “A partir de ahora, podemos deducir de las encuestas que la estructura del universo parece aleatoria. Pero matemáticamente, simplemente no sabemos cuán aleatorio es. Esa aleatoriedad matemática es lo que nos dice si el universo se expandió debido a uno u otro mecanismo ".

Es una misión diseñada para explicar rápidamente y, en el mundo de la ciencia espacial, los primeros momentos de la historia de los universos, y una exploración elegante del pasado, que complementa las misiones con mentalidad de futuro, como el viaje a Marte.

Linda Sparke, científica del Programa de Exploradores de Astrofísica de la NASA, dice Inverso La misión es correcta para el programa Explorer porque puede ser relativamente rápido pero "entrega una gran cantidad de ciencia", y al final ayuda a revelar cómo las galaxias, las estrellas y los planetas se convirtieron en lo que son.

"Miramos los inicios para descubrir por qué las cosas son ahora como las vemos", explica Sparke. "Mirar la historia temprana del universo es una forma de probar nuestras ideas sobre cómo se forman las galaxias, por qué la energía oscura las está alejando unas de otras y otras cosas que aún no comprendemos. La NASA tiene que ver con la exploración, ¡y no hay una escala más grande para explorar que todo el cosmos!"

Para Farrington, también es una oportunidad de trabajar con un equipo increíble mientras influye en la historia de la ciencia espacial.

"He trabajado en diferentes misiones en el Laboratorio de Propulsión a Chorro durante los últimos 20 años, en esos años, he visto a mis hijos traer libros de ciencia de la escuela a casa que contienen información sobre las misiones en las que he trabajado", dice Farrington. "No hay nada mejor que eso, cuando piensas, wow, estoy haciendo algo para el avance del conocimiento.

Durante los próximos cuatro años, el equipo construirá y probará SPHEREx. En 2025, los últimos datos llegarán y estarán disponibles para cualquier científico que quiera examinar el enorme número de datos. A partir de ahí, encontraremos respuestas para los misterios del universo, así como nuevas preguntas que empujarán los límites de lo que significa para todos nosotros existir.