Il prossimo telescopio spaziale della NASA, lo spettrofotometro per la storia dell'universo, Epoca di Reionizzazione e Esploratore di Ghiacci, o SFEREx, è un passo più vicino al lancio. La missione è ufficialmente entrata nella Fase C, nel gergo della NASA. Ciò significa che l'agenzia ha approvato i piani di progettazione preliminare per l'osservatorio, e il lavoro può iniziare sulla creazione di un finale, design dettagliato, così come sulla costruzione dell'hardware e del software.

Gestito dal Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California, Il lancio di SPHEREx è previsto non prima di giugno 2024 e non oltre aprile 2025. I suoi strumenti rileveranno la luce nel vicino infrarosso, o lunghezze d'onda diverse volte più lunghe della luce visibile all'occhio umano. Durante i suoi due anni di missione, mapperà l'intero cielo quattro volte, creando un enorme database di stelle, galassie, nebulose (nuvole di gas e polvere nello spazio), e molti altri oggetti celesti.

Circa le dimensioni di un'utilitaria, il telescopio spaziale utilizzerà una tecnica chiamata spettroscopia per suddividere la luce del vicino infrarosso nelle sue singole lunghezze d'onda, o colori, proprio come un prisma rompe la luce del sole nei suoi colori componenti. I dati della spettroscopia possono rivelare di cosa è fatto un oggetto, perché i singoli elementi chimici assorbono e irradiano specifiche lunghezze d'onda della luce. Può anche essere usato per stimare la distanza di un oggetto dalla Terra, il che significa che la mappa SPHEREx sarà tridimensionale. SPHEREx sarà la prima missione della NASA a costruire una mappa di spettroscopia di tutto il cielo nel vicino infrarosso, e osserverà un totale di 102 colori nel vicino infrarosso.

"È come passare dalle immagini in bianco e nero al colore; è come passare dal Kansas a Oz, " ha detto Allen Farrington, il project manager SPHEREx presso JPL.

Prima di entrare nella Fase C, il team SPHEREx ha completato con successo una revisione preliminare del progetto nell'ottobre 2020. Durante questo processo di più giorni, il team ha dovuto dimostrare alla leadership della NASA che possono realizzare il loro complesso, mission design all'avanguardia una realtà. Generalmente, la revisione è fatta di persona, ma con le precauzioni di sicurezza COVID-19 in atto, il team ha dovuto adattare la presentazione a un nuovo formato.

"Sembrava che stessimo producendo un film, " ha detto Beth Fabinsky, Vice project manager di SPHEREx presso JPL. "Si è pensato molto al valore della produzione, come assicurarci che le animazioni che volevamo mostrare funzionassero su una larghezza di banda limitata."

Tre domande chiave

Il team scientifico di SPHEREx ha tre obiettivi generali. Il primo è cercare le prove di qualcosa che potrebbe essere accaduto meno di un miliardesimo di miliardesimo di secondo dopo il big bang. In quella frazione di secondo, lo spazio stesso potrebbe essersi rapidamente espanso in un processo che gli scienziati chiamano inflazione. Tale improvviso gonfiarsi avrebbe influenzato la distribuzione della materia nel cosmo, e le prove di quell'influenza sarebbero ancora in giro oggi. Con SFEREx, gli scienziati mapperanno la posizione di miliardi di galassie nell'universo l'una rispetto all'altra, alla ricerca di modelli statistici causati dall'inflazione. I modelli potrebbero aiutare gli scienziati a capire la fisica che ha guidato l'espansione.

Il secondo obiettivo è studiare la storia della formazione delle galassie, a partire dalle prime stelle ad accendersi dopo il big bang ed estendersi alle galassie odierne. SPHEREx lo farà studiando il debole bagliore creato da tutte le galassie dell'universo. Il bagliore, questo è il motivo per cui il cielo notturno non è perfettamente scuro, varia attraverso lo spazio perché le galassie si raggruppano insieme. Realizzando mappe in molti colori, Gli scienziati di SPHEREx possono capire come è stata prodotta la luce nel tempo e iniziare a scoprire come le prime galassie hanno inizialmente formato le stelle.

Finalmente, gli scienziati utilizzeranno la mappa SPHEREx per cercare ghiaccio d'acqua e molecole organiche congelate, gli elementi costitutivi della vita sulla Terra, attorno alle stelle di nuova formazione nella nostra galassia. Il ghiaccio d'acqua brilla sui granelli di polvere al freddo, dense nubi di gas in tutta la galassia. Giovani stelle si formano dentro queste nuvole, e i pianeti si formano da dischi di materiale residuo attorno a quelle stelle. I ghiacci in questi dischi potrebbero seminare pianeti con acqua e altre molecole organiche. Infatti, l'acqua negli oceani della Terra molto probabilmente è iniziata come ghiaccio interstellare. Gli scienziati vogliono sapere con quale frequenza i materiali che sostengono la vita come l'acqua sono incorporati nei giovani sistemi planetari. Questo li aiuterà a capire quanto siano comuni i sistemi planetari come il nostro in tutto il cosmo.

Diversi partner di missione stanno iniziando la costruzione di vari componenti hardware e software per SPHEREx. Il telescopio che raccoglierà la luce nel vicino infrarosso sarà costruito da Ball Aerospace a Boulder, Colorado. Le telecamere a infrarossi che catturano la luce saranno costruite da JPL e Caltech (che gestisce JPL per la NASA). Il JPL costruirà anche gli schermi solari che manterranno il telescopio e le fotocamere al fresco, mentre Ball costruirà l'autobus spaziale, che ospita sottosistemi come l'alimentazione e le apparecchiature di comunicazione. Il software che gestirà i dati della missione e li renderà accessibili agli scienziati di tutto il mondo è in fase di realizzazione presso l'IPAC, un centro di scienza e dati per l'astrofisica e la scienza planetaria al Caltech. L'hardware di supporto a terra critico per testare gli strumenti sarà costruito dal Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI), un partner scientifico nella missione a Daejeon, Corea del Sud.

Si prevede che il team di SPHEREx impiegherà 29 mesi a costruire i componenti della missione prima di entrare nella fase successiva della missione, quando questi componenti saranno riuniti, testato, e lanciato.

SPHEREx è gestito da JPL per la divisione di astrofisica della NASA all'interno della direzione della missione scientifica a Washington. L'investigatore principale della missione, James Bock, ha una posizione congiunta tra Caltech e JPL. L'analisi scientifica dei dati SPHEREx sarà condotta da un team di scienziati dislocati in 10 istituzioni negli Stati Uniti, e in Corea del Sud.