Låt oss prata om SPHEREx: Uppdraget att hitta universums ursprung

När det gäller ursprungshistorier har vårt universum en bra en. Den allmänt accepterade teorin är att mellan 12 och 14 miljarder år sedan var det synliga universet storleken på en druva.

Sedan med en smäll, expanderades det exponentiellt från ett varmt tätt tillstånd till vår stora kosmos. Medan Big Bangs idé har blivit allmänt accepterad sedan 1980 har vi fortfarande ingen aning om hur denna enorma inflation faktiskt hände.

Det är där SPHEREx-uppdraget kommer in. Förra veckan meddelade NASA ett nytt projekt som hävdar den episka titeln: Spectro-Photometer för universums historia, epok av reionisering och Ices Explorer.

SPHEREx en strävan på 242 miljoner dollar som kommer att starta år 2023. I två år ringer den flygbollformade observatoriet runt jorden i en omlopp två gånger så hög som den internationella rymdstationen. Det är ett uppdrag som syftar till att ta itu med tre viktiga frågor, bland annat: Vad är universums ursprung?

"SPHEREx kommer att sondra inflationen, den snabba expansionen av rymden som tros ha inträffat stunder efter Big Bang", säger huvudchef James Bock of Caltech Omvänd. Bock förklarar att förutom att snabbt expandera universum, ger inflationen "variationer i densitet som så småningom går till utsädet de platser där galaxer bildas".

Fördelningen av galaxer idag är känslig för inflationsegenskaperna. För att bestämma arten av dessa variationer, kommer Bock och laget att göra vad andra upptäcktsresande har gjort före dem - skapa en karta.

SPHEREx är utformad för att kartlägga hela himlen fyra gånger, i processen som samlar data om 300 miljoner galaxer samt över 100 miljoner stjärnor i 96 spektralfärger. Observatoriet tar också bilder i infraröd elektromagnetisk strålning som är osynlig för det mänskliga ögat. Infrarött ljus kan mätas som värmen som kommer av ett objekt. I sin tur tittar detta projekt på universums värme.

Allen Farrington, projektledare för SPHEREx, förklarar Omvänd att kartan kommer att innehålla allt det inkommande ljuset i universum så långt som 10 miljarder år sedan. Målet är att undersöka de strukturer som denna ljuskarta kommer att avslöja, tanken är att vi kan berätta något om hur universum skapades av de former som kommer fram.

"I den här typen av kartor tittar vi inte nödvändigtvis på enskilda galaxer, men ljusets trådar som är överallt", säger Farrington. "Du kan tänka på bilder av jorden från rymden på natten, där du kan se konturerna av motorvägar."

Forskare kommer att använda dessa kartor för riktade undersökningar: Granskning av galaxformationens historia över kosmisk tid spelar rollen interstellära ices i stjärn- och planetformation, och undersöker inflationsprocessen under universums födelse.

Eftersom SPHEREx kartlägger i infraröd mäter det fördelningen av galaxer genom att notera sina positioner och redshifts. Farrington förklarar att när vi ser på att universum expanderar, borde vi tänka på det mindre som saker racerar bort från varandra och mer som rymden blir större och större.

"När det händer, när ljuset släpps från en annan galax, beroende på hur långt det är, blir dess ljus redshiftat," säger Farrington. "Med andra ord kom ljuset ut ur en stjärna vid en viss frekvens. Ju längre bort är det, den rädda blir det."

Förhoppningen är att olika redshiftvärden kommer att avslöja det långsiktiga mönstret i universum. Vissa teorier säger att när universum sprang till var de mekanismer som körde sedan lämnat ett avtrycksmönster som kunde se ut som svamp eller stränghet av bomullssocker.

"Om det är som en boll av bomullsgodis, så finns det många små trådar och strängar," säger Farrington. "Från och med nu kan vi berätta från undersökningar att universumets struktur ser slumpmässigt ut. Men matematiskt vet vi inte hur slumpmässigt det är. Den matematiska slumpen är vad som kan berätta om universet utvidgas på grund av en mekanism eller en annan."

Det är ett uppdrag att snabbt och i rymdvetenskapens värld förklara billigt de första momenten i universums historia - och en elegant utforskning av det förflutna som komplimangerar mer framtidsinriktade uppdrag, som resan till Mars.

Linda Sparke, forskarprogrammet för astrofysikforskare vid NASA, berättar Omvänd att uppdraget är rätt för Utforskandens program eftersom det kan vara relativt snabbt men "levererar en stor mängd vetenskap", som till slut hjälper till att avslöja hur galaxer, stjärnor och planeter kom att vara som de är.

"Vi tittar på början för att ta reda på varför saker är nu som vi ser dem," förklarar Sparke. "Att titta på universums tidiga historia är ett sätt att testa våra idéer om hur galaxerna bildas, varför mörk energi driver dem ifrån varandra och andra saker som vi ännu inte förstår. NASA handlar om utforskning, och det finns ingen större skala att utforska än hela kosmos!"

För Farrington är det också ett tillfälle att arbeta med ett otroligt lag samtidigt som rymdvetenskapens historia påverkas.

"Jag har arbetat på olika uppdrag vid Jet Propulsion Laboratory under de senaste 20 åren, under de senaste åren har jag sett mina barn att ta hem vetenskapsböcker från skolan som innehåller information om uppdrag jag har arbetat med, säger Farrington. "Det är inget kallare än det, när du tror, wow, jag gör något för kunskapsutveckling.

Under de närmaste fyra åren kommer laget att bygga och testa SPHEREx. År 2025 kommer de sista uppgifterna att komma igenom, och kommer att ställas till förfogande för alla vetenskapsmän som vill undersöka den massiva troven av data. Därifrån hittar vi svar på universums mysterier - liksom nya frågor som kommer att driva gränserna för vad det betyder att vi alla ska existera.