O próximo telescópio espacial da NASA, o Espectrofotômetro para a História do Universo, Epoch of Reionization and Ices Explorer, ou SPHEREx, está um passo mais perto do lançamento. A missão entrou oficialmente na Fase C, no jargão da NASA. Isso significa que a agência aprovou planos de projeto preliminar para o observatório, e o trabalho pode começar na criação de um final, projeto detalhado, bem como na construção de hardware e software.

Gerenciado pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA no sul da Califórnia, O SPHEREx está programado para ser lançado não antes de junho de 2024 e não depois de abril de 2025. Seus instrumentos detectarão luz infravermelha próxima, ou comprimentos de onda várias vezes mais longos do que a luz visível ao olho humano. Durante sua missão de dois anos, mapeará todo o céu quatro vezes, criando um enorme banco de dados de estrelas, galáxias, nebulosas (nuvens de gás e poeira no espaço), e muitos outros objetos celestes.

Sobre o tamanho de um carro subcompacto, o telescópio espacial usará uma técnica chamada espectroscopia para quebrar a luz infravermelha próxima em seus comprimentos de onda individuais, ou cores, assim como um prisma divide a luz do sol em suas cores componentes. Os dados de espectroscopia podem revelar do que um objeto é feito, porque os elementos químicos individuais absorvem e irradiam comprimentos de onda específicos da luz. Também pode ser usado para estimar a distância de um objeto da Terra, o que significa que o mapa SPHEREx será tridimensional. SPHEREx será a primeira missão da NASA a construir um mapa de espectroscopia de céu inteiro no infravermelho próximo, e observará um total de 102 cores no infravermelho próximo.

"É como ir de imagens em preto e branco para coloridas; é como ir de Kansas a Oz, "disse Allen Farrington, o gerente de projeto SPHEREx no JPL.

Antes de entrar na Fase C, a equipe SPHEREx concluiu com sucesso uma revisão preliminar do projeto em outubro de 2020. Durante este processo de vários dias, a equipe teve que demonstrar à liderança da NASA que eles podem fazer seu complexo, design de missão de ponta, uma realidade. Usualmente, a revisão é feita pessoalmente, mas com as precauções de segurança COVID-19 em vigor, a equipe teve que ajustar sua apresentação para um novo formato.

"Parecia que estávamos produzindo um filme, "disse Beth Fabinsky, Vice-gerente de projetos da SPHEREx no JPL. "Houve muito pensamento sobre o valor da produção, como ter certeza de que as animações que queríamos mostrar funcionariam com largura de banda limitada. "

Três questões-chave

A equipe científica SPHEREx tem três objetivos gerais. O primeiro é procurar evidências de algo que possa ter acontecido menos de um bilionésimo de bilionésimo de segundo após o big bang. Naquela fração de segundo, o próprio espaço pode ter se expandido rapidamente em um processo que os cientistas chamam de inflação. Tal aumento repentino teria influenciado a distribuição da matéria no cosmos, e as evidências dessa influência ainda existiriam hoje. Com SPHEREx, cientistas mapearão a posição de bilhões de galáxias em todo o universo em relação umas às outras, procurando padrões estatísticos causados ​​pela inflação. Os padrões podem ajudar os cientistas a entender a física que impulsionou a expansão.

O segundo objetivo é estudar a história da formação de galáxias, começando com as primeiras estrelas a inflamarem após o big bang e estendendo-se às galáxias atuais. SPHEREx fará isso estudando o brilho fraco criado por todas as galáxias do universo. O brilho, que é a razão pela qual o céu noturno não está perfeitamente escuro, varia no espaço porque as galáxias se aglomeram. Fazendo mapas em várias cores, Os cientistas da SPHEREx podem descobrir como a luz foi produzida ao longo do tempo e começar a descobrir como as primeiras galáxias formaram estrelas.

Finalmente, os cientistas usarão o mapa SPHEREx para procurar gelo de água e moléculas orgânicas congeladas - os blocos de construção da vida na Terra - em torno de estrelas recém-formadas em nossa galáxia. O gelo de água penetra nos grãos de poeira no frio, densas nuvens de gás por toda a galáxia. Estrelas jovens se formam dentro dessas nuvens, e os planetas se formam a partir de discos de sobras de material ao redor dessas estrelas. O gelo nesses discos pode semear planetas com água e outras moléculas orgânicas. Na verdade, a água nos oceanos da Terra provavelmente começou como gelo interestelar. Os cientistas querem saber com que frequência materiais de sustentação da vida, como a água, são incorporados a sistemas planetários jovens. Isso os ajudará a entender como os sistemas planetários comuns como o nosso são em todo o cosmos.

Vários parceiros de missão estão começando a construção de vários componentes de hardware e software para SPHEREx. O telescópio que coletará luz infravermelha será construído pela Ball Aerospace em Boulder, Colorado. As câmeras infravermelhas que capturam a luz serão construídas pelo JPL e Caltech (que gerencia o JPL para a NASA). O JPL também construirá os escudos solares que manterão o telescópio e as câmeras resfriados, enquanto Ball construirá o ônibus da espaçonave, que abriga subsistemas como a fonte de alimentação e equipamentos de comunicação. O software que irá gerenciar os dados da missão e torná-los acessíveis a cientistas de todo o mundo está sendo desenvolvido no IPAC, um centro de ciência e dados para astrofísica e ciências planetárias na Caltech. Hardware de suporte de solo crítico para testar os instrumentos será construído pelo Instituto Coreano de Astronomia e Ciência Espacial (KASI), um parceiro científico na missão em Daejeon, Coreia do Sul.

A equipe SPHEREx está programada para passar 29 meses construindo os componentes da missão antes de entrar na próxima fase da missão, quando esses componentes serão reunidos, testado, e lançado.

SPHEREx é administrado pelo JPL para a Divisão de Astrofísica da NASA dentro do Diretório de Missões Científicas em Washington. O principal investigador da missão, James Bock, tem uma posição conjunta entre Caltech e JPL. A análise científica dos dados SPHEREx será conduzida por uma equipe de cientistas localizados em 10 instituições nos EUA, e na Coreia do Sul.