Mari Bicara Tentang SPHEREx: Misi untuk Menemukan Asal Semesta

Ketika datang ke cerita asal, alam semesta kita memiliki yang baik. Teori yang diterima secara luas adalah bahwa antara 12 dan 14 miliar tahun yang lalu, alam semesta yang terlihat adalah seukuran anggur.

Lalu, dengan a bang, berpotensi berkembang secara eksponensial dari kondisi padat panas ke kosmos kita yang luas. Meskipun gagasan Big Bang telah diterima secara umum sejak 1980, kami masih belum memiliki gagasan tentang bagaimana inflasi besar-besaran ini benar-benar terjadi.

Di situlah misi SPHEREx masuk. Minggu lalu, NASA mengumumkan proyek baru yang mengklaim judul epik: Spectro-Photometer untuk Sejarah Semesta, Zaman Reionisasi, dan Penjelajah Es.

SPHEREx adalah pengejaran senilai $ 242 juta yang akan diluncurkan pada tahun 2023. Selama dua tahun, observatorium berbentuk shuttlecock akan mengelilingi Bumi dalam orbit dua kali lebih tinggi dari Stasiun Luar Angkasa Internasional. Ini adalah misi yang dirancang untuk menjawab tiga pertanyaan penting, termasuk: Apa asal mula alam semesta?

"SPHEREx akan menyelidiki inflasi, ekspansi ruang yang cepat yang diperkirakan telah terjadi beberapa saat setelah Big Bang," kata penyelidik utama James Bock dari Caltech kepada Terbalik. Bock menjelaskan bahwa, selain memperluas alam semesta dengan cepat, inflasi menghasilkan "variasi kepadatan yang pada akhirnya menuju ke tempat benih di mana galaksi terbentuk."

Distribusi galaksi saat ini sensitif terhadap sifat-sifat inflasi. Untuk menentukan sifat variasi ini, Bock dan tim akan melakukan apa yang telah dilakukan penjelajah lain sebelum mereka - membuat peta.

SPHEREx dirancang untuk mensurvei seluruh langit empat kali, dalam proses pengumpulan data pada 300 juta galaksi serta lebih dari 100 juta bintang dalam 96 warna spektral. Observatorium juga mengambil gambar dalam inframerah - radiasi elektromagnetik yang tidak terlihat oleh mata manusia. Cahaya inframerah dapat diukur sebagai panas yang keluar dari suatu benda. Pada gilirannya, proyek ini melihat panasnya alam semesta.

Allen Farrington, manajer proyek SPHEREx, menjelaskan kepada Terbalik bahwa peta akan mencakup semua cahaya yang masuk di alam semesta sejauh 10 miliar tahun yang lalu. Tujuannya adalah untuk memeriksa struktur yang akan diungkapkan oleh peta cahaya ini, idenya adalah bahwa kita dapat memberi tahu sesuatu tentang bagaimana alam semesta diciptakan oleh bentuk-bentuk yang muncul.

"Dalam jenis peta ini, kita tidak harus melihat galaksi individual, tetapi benang cahaya yang ada di mana-mana," kata Farrington. "Anda dapat berpikir tentang gambar Bumi dari luar angkasa di malam hari, di mana Anda dapat melihat garis besar jalan raya."

Para ilmuwan akan menggunakan peta-peta ini untuk penyelidikan yang ditargetkan: Memeriksa sejarah pembentukan galaksi dari waktu ke waktu kosmik, peran es antarbintang berperan dalam pembentukan bintang dan planet, dan memeriksa proses inflasi selama kelahiran alam semesta.

Karena SPHEREx memetakan dalam inframerah, ia mengukur distribusi galaksi dengan mencatat posisi dan pergeseran merahnya. Farrington menjelaskan bahwa ketika kita mempertimbangkan alam semesta mengembang, kita harus menganggapnya kurang sebagai hal yang saling berpacu, dan lebih sebagai ruang yang semakin besar dan semakin besar.

"Ketika itu terjadi, ketika cahaya dipancarkan dari galaksi lain, tergantung pada seberapa jauh itu, cahayanya akan berubah merah," kata Farrington. “Dengan kata lain, cahaya keluar dari sebuah bintang pada frekuensi tertentu. Semakin jauh, semakin redder mendapat."

Harapannya adalah bahwa berbagai nilai pergeseran merah akan mengungkapkan pola alam semesta yang telah lama diinginkan itu. Beberapa teori mengatakan bahwa ketika alam semesta terbentuk, mekanisme yang mendorong kemudian meninggalkan pola jejak yang bisa terlihat seperti spons atau kekenyangan permen kapas.

"Jika itu seperti bola permen kapas, maka ada banyak benang dan benang kecil," kata Farrington. “Sampai sekarang, kita dapat mengatakan dari survei bahwa struktur alam semesta terlihat acak. Namun secara matematis, kita tidak tahu seberapa acaknya. Keacakan matematika itulah yang dapat memberi tahu kita apakah alam semesta mengembang karena satu mekanisme, atau lainnya. ”

Ini adalah misi yang dirancang untuk dengan cepat dan, di dunia ilmu luar angkasa, dengan murah menjelaskan saat-saat pertama sejarah alam semesta - dan penjelajahan elegan di masa lalu, memuji misi yang lebih berpikiran di masa depan, seperti perjalanan ke Mars.

Linda Sparke, Ilmuwan Program Eksplorasi Astrofisika di NASA, mengatakan Terbalik bahwa misinya tepat untuk program Explorer karena bisa relatif cepat tetapi “memberikan sejumlah besar ilmu pengetahuan,” pada akhirnya membantu mengungkap bagaimana galaksi, bintang, dan planet terbentuk sebagaimana adanya.

“Kami melihat awal untuk mencari tahu mengapa sekarang ada seperti yang kita lihat,” Sparke menjelaskan. "Melihat sejarah awal alam semesta adalah cara untuk menguji ide-ide kita tentang bagaimana galaksi terbentuk, mengapa energi gelap mendorong mereka terpisah satu sama lain, dan hal-hal lain yang belum kita pahami. NASA adalah tentang eksplorasi, dan tidak ada skala yang lebih besar untuk dijelajahi selain seluruh kosmos!"

Untuk Farrington, ini juga merupakan kesempatan untuk bekerja dengan tim yang luar biasa sambil memengaruhi sejarah ilmu luar angkasa.

“Saya telah mengerjakan berbagai misi di Jet Propulsion Laboratory selama 20 tahun terakhir, pada tahun-tahun itu, saya melihat anak-anak saya membawa pulang buku-buku sains dari sekolah yang berisi informasi tentang misi yang telah saya kerjakan,” kata Farrington. "Tidak ada yang lebih keren dari itu, ketika Anda berpikir, wow, saya melakukan sesuatu untuk kemajuan pengetahuan.

Selama empat tahun ke depan, tim akan membangun dan menguji SPHEREx. Pada tahun 2025, data terakhir akan datang, dan akan tersedia bagi setiap ilmuwan yang ingin memeriksa kumpulan besar data. Dari sana, kita akan menemukan jawaban untuk misteri alam semesta - serta pertanyaan baru yang akan mendorong batas-batas apa artinya bagi kita semua untuk ada.