Reden wir über SPHEREx: Die Mission, den Ursprung des Universums zu finden

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Anonim

Wenn es um Ursprungsgeschichten geht, hat unser Universum eine gute. Die allgemein akzeptierte Theorie besagt, dass das sichtbare Universum vor 12 bis 14 Milliarden Jahren die Größe einer Traube hatte.

Dann mit einem Knall Es dehnte sich potenziell exponentiell von einem heißen, dichten Zustand in unseren riesigen Kosmos aus. Während die Idee des Urknalls seit 1980 allgemein akzeptiert wurde, wissen wir immer noch nicht, wie diese massive Inflation tatsächlich geschah.

An dieser Stelle kommt die SPHEREx-Mission ins Spiel. Letzte Woche hat die NASA ein neues Projekt angekündigt, das den epischen Titel "Epic" trägt: Spektralphotometer für die Geschichte des Universums, Epoche der Reionisation und Ices Explorer.

SPHEREx ist eine Verfolgung von 242 Millionen US-Dollar, die im Jahr 2023 starten wird. Zwei Jahre lang wird das federballförmige Observatorium die Erde in einer Umlaufbahn umrunden, die zweimal so hoch ist wie die Internationale Raumstation. Es ist eine Mission, die sich mit drei wichtigen Fragen befasst, darunter: Was ist der Ursprung des Universums?

"SPHEREx wird die Inflation untersuchen, die rasche Expansion des Weltraums, von der man annimmt, dass sie kurz nach dem Urknall stattgefunden hat", erzählt der leitende Ermittler James Bock von Caltech Inverse. Bock erklärt, dass die Inflation neben der schnellen Expansion des Universums „Variationen in der Dichte erzeugt, die letztendlich an den Ort gehen, an dem sich Galaxien bilden.“

Die Verteilung von Galaxien ist heute empfindlich für die Inflationseigenschaften. Um die Art dieser Abweichungen zu bestimmen, machen Bock und das Team das, was andere Forscher vor ihnen gemacht haben - und erstellen eine Karte.

SPHEREx kann viermal den gesamten Himmel erfassen und dabei Daten von 300 Millionen Galaxien sowie mehr als 100 Millionen Sternen in 96 Spektralfarben erfassen. Das Observatorium macht auch Aufnahmen mit infraroter elektromagnetischer Strahlung, die für das menschliche Auge nicht sichtbar ist. Infrarotlicht kann als Wärme gemessen werden, die von einem Objekt ausgeht. Dieses Projekt untersucht wiederum die Hitze des Universums.

Allen Farrington, dem Projektmanager von SPHEREx, erklärt dies Inverse Die Karte wird das gesamte einfallende Licht im Universum bis vor 10 Milliarden Jahren umfassen. Das Ziel ist es, die Strukturen zu untersuchen, die diese Karte des Lichts enthüllt. Die Idee ist, dass wir etwas darüber erzählen können, wie das Universum durch die entstehenden Formen geschaffen wurde.

"Bei dieser Art von Karte betrachten wir nicht unbedingt einzelne Galaxien, sondern die Lichtfäden, die überall vorhanden sind", sagt Farrington. "Nachts kann man an Bilder von der Erde denken, wo man die Umrisse von Autobahnen sehen kann."

Wissenschaftler werden diese Karten für gezielte Untersuchungen verwenden: Untersuchung der Geschichte der Galaxienentstehung über die kosmische Zeit, die Rolle interstellarer Eisformen bei der Stern- und Planetenentstehung. und Untersuchung des Inflationsprozesses während der Geburt des Universums.

Da SPHEREx im Infrarot kartiert, misst es die Verteilung von Galaxien, indem sie ihre Positionen und Rotverschiebungen aufzeichnet. Farrington erklärt, dass wir, wenn wir das Universum ausdehnen, weniger daran denken sollten, dass die Dinge voneinander weglaufen und dass der Raum immer größer wird.

"Wenn dies geschieht, wenn Licht von einer anderen Galaxie ausgestrahlt wird, wird das Licht, je nachdem wie weit es entfernt ist, rot verschoben", sagt Farrington. Mit anderen Worten, das Licht kam mit einer bestimmten Frequenz aus einem Stern. Je weiter es entfernt ist, desto röter wird es. “

Die Hoffnung ist, dass variierende Rotverschiebungswerte das lange gewünschte Muster des Universums zeigen werden. Einige Theorien besagen, dass, als das Universum entstand, die Mechanismen, die den Motor trieben, ein Muster hinterließen, das wie ein Schwamm oder die Fadenz von Zuckerwatte aussehen könnte.

"Wenn es wie ein Ball aus Zuckerwatte ist, dann gibt es viele kleine Fäden und Schnüre", sagt Farrington. „Ab sofort können wir aus Umfragen erkennen, dass die Struktur des Universums irgendwie zufällig aussieht. Aber mathematisch wissen wir nicht, wie zufällig es ist. Diese mathematische Zufälligkeit ist das, was uns sagen kann, ob sich das Universum aufgrund der einen oder der anderen Mechanismen erweitert hat. “

Es ist eine Mission, die dazu gedacht ist, die ersten Momente der Geschichte der Universen in der Welt der Weltraumforschung schnell und kostengünstig zu erklären - und eine elegante Erkundung der Vergangenheit, die zukunftsorientiertere Missionen wie die Reise zum Mars ergänzt.

Linda Sparke, Astrophysics Explorers Program Scientist bei der NASA, erzählt Inverse dass die Mission für das Programm des Explorers richtig ist, weil sie relativ schnell sein kann, aber „eine riesige Menge an Wissenschaft liefert“, was letztendlich dazu beiträgt, zu zeigen, wie Galaxien, Sterne und Planeten so wurden, wie sie sind.

„Wir schauen uns die Anfänge an, um herauszufinden, warum die Dinge jetzt so sind, wie wir sie sehen“, erklärt Sparke. „Ein Blick auf die frühe Geschichte des Universums ist eine Möglichkeit, unsere Ideen zu testen, wie die Galaxien gebildet werden, warum dunkle Energie sie voneinander trennt, und andere Dinge, die wir noch nicht verstehen. Bei der NASA geht es um Erkundung, und es gibt keinen größeren Maßstab als den gesamten Kosmos!"

Für Farrington ist es auch eine Gelegenheit, mit einem unglaublichen Team zusammenzuarbeiten und gleichzeitig die Geschichte der Weltraumforschung zu beeinflussen.

"Ich habe in den letzten 20 Jahren an verschiedenen Missionen im Jet Propulsion Laboratory gearbeitet. In diesen Jahren habe ich gesehen, wie meine Kinder wissenschaftliche Bücher aus der Schule mit nach Hause brachten, die Informationen über Missionen enthalten, an denen ich gearbeitet habe", sagt Farrington. "Es gibt nichts Cooleres als das, wenn Sie denken, wow, ich mache etwas für die Weiterentwicklung von Wissen.

In den nächsten vier Jahren wird das Team SPHEREx bauen und testen. Im Jahr 2025 werden die letzten Daten übermittelt und allen Wissenschaftlern zur Verfügung gestellt, die den massiven Datenbestand untersuchen wollen. Von dort aus finden wir Antworten auf die Geheimnisse des Universums - sowie neue Fragen, die die Grenzen dessen, was es für uns alle bedeutet, verschieben.

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