در ماه مارس امسال، فضاپیمایی به اندازه یک یخچال از مدار ۷۰۰ کیلومتری زمین، پنل‌های خورشیدی خود را گشود و تلسکوپ فضایی میدان‌عریض خود را به سمت کهکشان راه شیری نشانه رفت.
نام این فضاپیما SPHEREx است، مخفف Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer. گستره علمی این فضاپیما به اندازه عنوان طولانی آن عظیم است.
رصدی بی‌سابقه و قابل‌دسترس برای همگان
هر شش ماه، این رصدخانه آسمان را در ۱۰۲ کانال فروسرخ اسکن می‌کند – بسیار فراتر از چند رنگ محدود. برخلاف بیشتر مأموریت‌های فضایی پیشین، SPHEREx از همان ابتدا مشاهدات خود را در اختیار عموم قرار می‌دهد.
ریچل آکِسون، مسئول مرکز داده‌های علمی این مأموریت در مؤسسه IPAC ناسا (واقع در دانشگاه Caltech در پاسادنا) می‌گوید:
«چون ما به همه چیز نگاه می‌کنیم – از سیارک‌های نزدیک تا مرزهای جهان قابل مشاهده – تقریباً همه حوزه‌های اخترشناسی می‌توانند از داده‌های SPHEREx بهره‌مند شوند.»
قدرت خارق‌العاده SPHEREx
طیف‌سنجی پیشرفته در خدمت علم
اصطلاح “spectro-photometer” در نام SPHEREx نشان‌دهنده قدرت شگفت‌انگیز آن است. در حالی که بیشتر تلسکوپ‌های نقشه‌برداری، تصاویر با فیلترهای قرمز، سبز و آبی ثبت می‌کنند و به سراغ بخش‌های دیگر می‌روند، SPHEREx نور فروسرخ ورودی را به ۱۰۲ باند بسیار باریک بین ۰٫۷۵ تا ۵ میکرون تقسیم می‌کند.
تشخیص اثر انگشت مولکولی
برخلاف تصویر‌برداری با فیلتر رنگی، SPHEREx مانند منشور عمل کرده، نور را به طیفی بسیار دقیق تبدیل می‌کند. این دقت طیفی، به اخترشناسان امکان شناسایی اثر انگشت مشخص مولکول‌ها را می‌دهد.
شناسایی یخ‌های بنیادین حیات
تیم اصلی مأموریت از این قابلیت برای نقشه‌برداری از رسوبات آب منجمد، مونوکسید کربن، متان و دیگر یخ‌های پیش‌زیستی استفاده خواهد کرد. این مواد اولیه در ابرهای میان‌ستاره‌ای پراکنده‌اند و می‌توانند زادگاه منظومه‌های سیاره‌ای تازه باشند.
از یخ‌های فضایی تا فیزیک تورمی
ردیابی نور کهکشان‌ها در طول زمان
در مقیاسی بزرگ‌تر، همین داده‌ها به بررسی تمام نور ستاره‌ای منتشر شده توسط کهکشان‌ها در طول تاریخ کیهان می‌پردازند. همچنین، فیزیک انبساط سریع (تورم) جهان اولیه پس از مه‌بانگ را مورد مطالعه قرار خواهند داد.
نسل جدیدی از تلسکوپ‌ها
SPHEREx دنباله‌رو تلسکوپ WISE ناسا است که بین سال‌های ۲۰۰۹ تا ۲۰۱۱، نقشه‌های فروسرخ چهارباندی تهیه کرد. اما SPHEREx با ۱۰۲ باند، وضوح طیفی را هشت برابر و حساسیت شناسایی اجرام را تا ۱۰۰ برابر افزایش داده است.
این پیشرفت چشمگیر به پژوهش‌های مرتبط با شهاب‌سنگ‌ها، زایشگاه‌های ستاره‌ای در راه شیری و کهکشان‌هایی که نورشان بیش از ۱۰ میلیارد سال در راه بوده کمک می‌کند.
داده‌هایی عمومی در خدمت علم جهانی
پردازش حرفه‌ای و در دسترس
بر اساس سیاست ناسا، داده‌های مأموریت باید عمومی شوند. اما سرعت انتشار داده‌ها در SPHEREx بسیار بالاست. داده‌ها ابتدا به سرورهای ایمن در JPL ناسا منتقل، سپس برای دو ماه در IPAC پردازش می‌شوند.
در این فرآیند، مهندسان نویز ناشی از پرتوهای کیهانی را حذف کرده، نویزهای ظریف آشکارساز را تصحیح می‌کنند و تصاویر را در چارچوب آسمان تنظیم می‌کنند.
انتشار هفتگی با مستندات کامل
محصول نهایی شامل تصاویر کالیبره‌شده، طیف‌ها و فهرستی از صدها میلیون جرم آسمانی است که به صورت هفتگی در آرشیو علمی فروسرخ (IRSA) منتشر می‌شوند.
آکِسون می‌گوید:
«ما می‌خواهیم آن‌قدر اطلاعات در اختیار کاربران باشد که بتوانند تحقیقات مستقل خود را انجام دهند.»
هر انتشار با نقشه‌های خطا، جداول فرا‌داده و راهنمای پردازش دقیق همراه است.
ردیابی دنباله‌دارها، کوتوله‌های قهوه‌ای و سیاه‌چاله‌ها
تا اواسط مأموریت، تیم SPHEREx نخستین اطلس کامل آسمان را در ۱۰۲ رنگ فروسرخ منتشر خواهد کرد.
سه نقشه دیگر نیز هر شش ماه یک بار تهیه می‌شوند تا روند درخشان‌تر شدن دنباله‌دارها هنگام نزدیک‌شدن به خورشید، حرکات کوتوله‌های قهوه‌ای و تغییرات نوری اختروش‌ها هنگام بلع ماده توسط سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم را دنبال کنند.
افزایش ارزش مأموریت‌های دیگر
هم‌افزایی بین‌ماهواره‌ای
زمانی که داده‌های SPHEREx با مأموریت‌های فضایی دیگر ترکیب شوند، ارزش آن‌ها چند برابر خواهد شد. اخترشناسان می‌توانند با بررسی کاتالوگ SPHEREx، اهداف نادر را برای تلسکوپ فضایی جیمز وب شناسایی کنند.
همچنین می‌توان منحنی‌های نوری مأموریت TESS را با طیف‌های SPHEREx مقایسه کرد تا شعاع و دمای سیاره‌های فراخورشیدی تازه‌کشف‌شده دقیق‌تر تعیین شود.
همکاری با نقشه‌برداری انرژی تاریک
مأموریت‌های آینده مانند ماهواره Euclid اروپا و تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن ناسا، داده‌های خود را با نقشه‌های SPHEREx همپوشانی می‌دهند تا فاصله میلیون‌ها کهکشان با دقت بیشتری برآورد شود.
از آنجا که IRSA سابقه میزبانی از داده‌های فروسرخ نظیر پروژه 2MASS و تلسکوپ Spitzer را دارد، پژوهشگران می‌توانند نتایج SPHEREx را به سادگی روی داده‌های چندطول‌موجی ترکیب کنند.
وندانا دسای، مسئول علمی IRSA می‌گوید:
«SPHEREx بخشی از میراث عظیم رصدهای فضایی ناسا است. مردم از این داده‌ها به روش‌هایی استفاده خواهند کرد که حتی نمی‌توانیم تصور کنیم.»
دسترسی همگانی، اکتشاف جهانی
داده‌هایی برای همه
در طول مأموریت، این فضاپیمای کوچک و نسبتاً ارزان، حدود ۵۰۰ میلیون کهکشان، ۱۰۰ میلیون ستاره و هزاران سیارک نزدیک به زمین را رصد خواهد کرد.
داده‌های خام، به اطلاعاتی ارزشمند تبدیل شده و به گنجینه‌ای عمومی برای پژوهش و اکتشاف جهانی بدل می‌شوند.
چه دانشمندان در حال مطالعه عصر تاریک کیهانی باشند، چه منجمان آماتور در حیاط خانه به دنبال دنباله‌دار بگردند، داده‌های هفتگی SPHEREx همگان را به سفر در اعماق جهان دعوت می‌کند.
این رنگین‌کمان فروسرخ، اکنون از فضا جاری شده و راهنمایی ۱۰۲ رنگی از خاستگاه‌های کیهانی ما ارائه می‌دهد؛ رایگان، در دسترس و آماده برای کشف‌های آینده.
