La NASA ha recentemente scelto sei proposte di missioni astrofisiche per studi concettuali. Tra questi c'è lo spettrofotometro per la storia dell'universo, Epoca di Reionizzazione, e Ice Explorer, o SFEREx, che mira a svelare i misteri dell'universo eseguendo la prima indagine spettrale di tutto il cielo.

Se selezionato per la costruzione e il lancio, il sondaggio fornito dalla sonda spaziale SPHEREx potrebbe fornire informazioni cruciali sull'origine e l'evoluzione delle galassie, e potrebbe aiutare gli scienziati a esplorare se i pianeti intorno ad altre stelle potrebbero ospitare la vita.

"SPHEREx produrrà il primo rilevamento spettrale a infrarossi dell'intero cielo. Questo rilevamento avrà ampie applicazioni in astronomia, fornendo ricchi spettri di galassie, quasar, stelle, ammassi e la nostra galassia. A seguito dell'ampio utilizzo di precedenti rilievi all-sky come l'Infrared Astronomical Satellite (IRAS) e il Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), SPHEREx avrà un valore duraturo per la comunità dell'astronomia, "James Bock, Principal Investigator di SPHEREx presso il California Institute of Technology (Caltech), ha detto Astrowatch.net.

SPHEREx sarà basato su un piccolo bus satellitare dotato di inseguitori stellari, Antenne in banda S e Ka e pannelli solari. La navicella trasporterà un carico utile scientifico fino a 69 chilogrammi, compreso un telescopio per i suoi scopi di osservazione. Avrà anche scudi fotonici progettati per proteggere il carico utile dalle radiazioni del sole e della Terra.

I responsabili della missione sottolineano che il veicolo spaziale avrà un design semplice e robusto che massimizza il rendimento spettrale e l'efficienza. Non avrà parti mobili ad eccezione di un parasole e di una copertura dell'apertura che verranno attivati ​​solo una volta.

Il carico utile ottico della missione SPHEREx sarà di 20 centimetri, telescopio interamente in alluminio con un ampio campo visivo di 3,5° x 7°, ripreso su quattro array di rivelatori di HgCdTe da 2k x 2k. Questo sistema di imaging consentirà a SPHEREx di ottenere spettri attraverso esposizioni multiple, posizionare una data sorgente in più posizioni nel campo visivo, dove sarà misurato a più lunghezze d'onda ripuntando il veicolo spaziale.

"Con più lunghezze d'onda, SPHEREx può valutare la produzione di luce da tutte le popolazioni di galassie, compresa la prima generazione di galassie formate da materiale primordiale, " ha detto Bock.

Ha detto che SPHEREx è progettato per affrontare tre temi scientifici fondamentali. in primo luogo, cercherà una firma di inflazione chiamata "non-gaussianità, " una firma di modelli di inflazione multi-campo.

"SPHEREx sonda l'inflazione effettuando un'indagine su un ampio volume di galassie specializzate in spostamenti verso il rosso inferiori rispetto a Euclid, " ha osservato Bock.

In secondo luogo, la missione esaminerà l'acqua ei ghiacci biogeni nel mezzo interstellare. Dato che la maggior parte dell'acqua nelle dense nubi molecolari che seminano la formazione stellare è sotto forma di ghiaccio sui grani di polvere interstellare, gli scienziati sono particolarmente interessati a come si arriva alla formazione di sistemi protoplanetari.

"SPHEREx misurerà l'abbondanza di acqua e altri ghiacci biogenici durante le prime fasi della formazione stellare, da dense nubi molecolari a giovani stelle con dischi protoplanetari, " ha detto Bock.

Finalmente, SPHEREx studierà la storia della formazione delle galassie mappando le fluttuazioni dei cluster su larga scala in due campi di indagine profondi situati ai poli dell'eclittica. Secondo Bock, il segnale di clustering risulta dalle galassie che tracciano la materia oscura, e scala con la produzione di luce totale.

SPHEREx dovrebbe operare nello spazio per 25 mesi. Durante la sua vita nominale, dovrebbe mappare l'intero cielo quattro volte. I dati forniti dal veicolo spaziale potrebbero poi essere utilizzati dalla comunità scientifica mondiale per numerose indagini e studi, ottenendo nuovi risultati e scoperte.

"Possiamo anche aspettarci molte scoperte da parte della comunità di astronomia utilizzando l'archivio di rilevamento spettrale di tutto il cielo che non possiamo anticipare ora, " ha detto Bock.

Spera che SPHEREx possa fornire alcuni importanti indizi sull'origine dell'universo, migliorare le nostre conoscenze sulla sua nascita ed evoluzione. Ad esempio, ci sono prove convincenti che la nascita dell'universo è intimamente associata all'inflazione, una violenta espansione esponenziale. Mentre l'idea di base dell'inflazione ha superato numerosi test osservativi, la fisica che guida l'inflazione è misteriosa, e probabilmente radicato nella fisica esotica a scale di alta energia oltre la portata del modello standard nella fisica delle particelle.

"Eppure la natura offre modi per limitare la fisica inflazionistica. La non-gaussianità è caratteristica di una classe di modelli inflazionistici con più campi invece di un singolo campo. SPHEREx migliorerà gli errori sulla non-gaussianità di più di un fattore 10 per distinguere questi due scenari, " ha concluso Bock.

La missione SPHEREx è attualmente nella fase iniziale di studi denominata "Fase A, " della durata di nove mesi. Dopo questa fase di studi concettuali e valutazioni dettagliate, La NASA deciderà entro il 2019 se la missione debba essere sviluppata e lanciata nello spazio. La prima data di lancio è attualmente fissata per il 2022.