مهمة جديدة لناسا.. خريطة ملونة ثلاثية الأبعاد للسماء بأكملها

تتوقع وكالة ناسا إطلاق مهمة جديدة قريبًا لإنشاء خريطة ثلاثية الأبعاد ملونة للسماء بأكملها حتى الآن. تُعرف هذه المهمة باسم SPHEREx "مقياس الطيف والضوء لتاريخ الكون، عصر إعادة التأين ومستكشف الجليد" وستحلل كل ما موجود في هذا العالم، في محاولة للإجابة على بعض أعمق الأسئلة التي تم طرحها على الإطلاق.

ومن المقرر إطلاق المركبة الفضائية يوم الجمعة 28 فبراير، لتقوم بمسح السماء بأكملها أربع مرات خلال العامين القادمين.

لن تكون مهمة ناسا الأولى لإطلاق تلسكوب فضائي يراقب مئات الملايين من النجوم والمجرات، لكنها ستكون الأولى التي تراقبها بـ 102 لون.

وعلى الرغم من أن هذه الألوان غير مرئية للعين البشرية لأنها في نطاق الأشعة تحت الحمراء، إلا أن العلماء سيستخدمونها لدراسة مواضيع تتراوح من الفيزياء التي حكمت الكون بعد أقل من ثانية من ولادته إلى أصول المياه على كواكب مثل الأرض.

يقول أوليفييه دوريه، عالم الفلك في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا والعالم الرئيسي لمشروع SPHEREx “سندرس كل شيء في السماء وسنحصل على طيف لكل بكسل بغض النظر عن ما يوجد هناك، المذنبات في نظامنا الشمسي، الكواكب، النجوم، المجرات".

ستكون للمهمة الفضائية 3 أهداف رئيسة، الأول هو دراسة شكل الكون في اللحظات التي تلت الانفجار الكبير مباشرة. الثاني هو محاولة حساب كل الضوء الذي تم إصداره من جميع المجرات على الإطلاق. والهدف الثالث هو محاولة تقييم الماء والمكونات الحيوية الأخرى للحياة في مجرة درب التبانة.

يمكن تحقيق هذه الأهداف الطموحة من خلال جمع بيانات عن طيف الضوء الذي يصل إلى مرصد SPHEREx من جميع أنحاء الكون.

من خلال تحليل كيفية تمدد أو انكماش الأطوال الموجية، يمكن للباحثين تحديد المسافة التي تفصلهم عن المصدر وما إذا كان يتحرك باتجاهنا أو بعيدًا عنا.

النتيجة النهائية ستكون خريطة ضخمة ثلاثية الأبعاد للمواقع النسبية لحوالي 450 مليون مجرة.

ما تراه العين البشرية كألوان هي أطوال موجية مميزة للضوء، الفارق الوحيد بين الألوان هو المسافة بين قمم الموجة الضوئية.

إذا كان النجم أو المجرة يتحرك، فإن موجات ضوءه تتمدد أو تنضغط، مما يغير الألوان التي يظهر وكأنها ينبعث منها. ويمكن للفلكيين قياس مدى تمدد أو انضغاط الضوء واستخدام ذلك لاستنتاج المسافة إلى الجسم.

من خلال القيام بذلك، يمكن للعلماء دراسة فيزياء التضخم، الحدث الذي تسبب في تمدد الكون بمقدار تريليونات التريليونات من حجمه في أقل من ثانية بعد الانفجار الكبير.

هذا التمدد السريع عزز الفروق الصغيرة في توزيع المادة. وبما أن هذه الفروق لا تزال مطبوعة على توزيع المجرات اليوم، فإن قياس كيفية توزيع المجرات يمكن أن يخبر العلماء المزيد عن كيفية عمل التضخم.

يمكن استخدام هذه الخريطة لاختبار نماذج التضخم الكوني، تلك الفترة القصيرة بعد الانفجار الكبير، عندما توسع الكون ليصبح بمليارات المرات من حجمه خلال أجزاء من الثانية.

من المحتمل أن توزيع المجرات في الشبكة الكونية تم تحديده خلال هذه الفترة التضخمية، لذا سيقوم SPHEREx بقياس كثافة المجرات في جميع أنحاء الكون.

فإذا كانت متساوية إلى حد كبير في كل مكان، فقد نكون أمام نموذج تضخم بسيط، ربما يتضمن جسيمًا افتراضيًا يسمى "الإنفلاتون". ومع ذلك، إذا كانت هناك تشوهات، فقد تكون هناك حقول وجسيمات غير معروفة تعمل في الخلفية.

سيقوم SPHEREx بقياس وفرة المياه المجمدة، وثاني أكسيد الكربون، والمركبات الأساسية الأخرى للحياة كما نعرفها عبر أكثر من 9 ملايين اتجاه فريد في مجرة درب التبانة.

ستساعد هذه المعلومات العلماء على فهم كيفية توفر هذه الجزيئات الرئيسية لتشكيل الكواكب.

وتشير الأبحاث إلى أن معظم المياه في مجرتنا هي في شكل جليد وليس غاز، متجمدة على سطح حبيبات الغبار الصغيرة.

في السحب الكثيفة حيث تتشكل النجوم، يمكن أن تصبح حبيبات الغبار الجليدي جزءًا من الكواكب التي تتشكل حديثًا، مما يوفر الإمكانية لإنشاء محيطات مشابهة لتلك الموجودة على الأرض.

وستتيح الخريطة للعلماء تحديد هذه المواد، لأن العناصر الكيميائية والجزيئات تترك بصمة فريدة في الألوان التي تمتصها وتصدرها.

مصدر الصورة

يمكن للعلماء أيضًا استخدام خريطة SPHEREx ثلاثية الأبعاد لتحقيق إنجاز قد يبدو مستحيلًا وهو: حساب كل الضوء الذي تم إصداره من المجرات عبر تاريخ الكون.

إذ يمكن للبيانات أن تشير إلى المسافة التي قطعها الضوء، ومصدره، ووقت انبعاثه، وكيف تغير إجمالي إشعاع الضوء عبر التاريخ الكوني.

وقد تساعد بيانات SPHEREx أيضا في تسليط الضوء على احتمالية وجود حياة في أماكن أخرى في مجرتنا، من خلال البحث عن بصمات جليد الماء والمركبات الأخرى المخزنة في السحب الجزيئية المكونة للنجوم.

لكل عنصر ومركب بصمة طيفية خاصة به بناءً على كيفية امتصاص ذراته وإصدارها لأطوال موجية مختلفة من الضوء.

ويمكن للعلماء استخدام هذه البصمات لمعرفة ما يوجد في السحابة الجزيئية من خلال تحليل الضوء الخلفي الذي يمر عبر جزيئاتها.

مصدر الصورة

سيجمع SPHEREx أكثر من 9 ملايين ملاحظة لهذه السحب، ويحولها الى بيانات ثلاثية الأبعاد على طول خط رؤيته في كل مرة للكشف عن جليد الماء، وثاني أكسيد الكربون، وأول أكسيد الكربون، ومواد أخرى حيوية للحياة.

إذا كانت هذه المواد موجودة بكميات كبيرة في هذه السحب، فمن المحتمل أن تصل إلى الكواكب التي تتشكل هناك، مما يمنح الحياة المحتملة فرصة أفضل للبقاء.

ومهما كانت النتائج التي سيتوصل إليها، فإن SPHEREx سيثبت أنه كنز من البيانات للعلماء في المستقبل. قد يكون مفيدًا بشكل خاص عند دمجه مع مراصد أخرى، مثل تلسكوب "جيمس ويب" الفضائي (JWST)، الذي يمتلك مجال رؤية أضيق لكنه أعمق.

مصدر الصورة

SPHEREx هو اختصار لـ"مقياس الطيف والضوء لتاريخ الكون، عصر إعادة التأين ومستكشف الجليد"، حيث سيجمع الضوء تحت الأحمر، الذي له أطوال موجية أطول قليلاً من تلك التي يمكن للعين البشرية اكتشافها.

وسيستخدم التلسكوب تقنية تسمى "الطيفية" لأخذ الضوء من مئات الملايين من النجوم والمجرات وفصلها إلى ألوان فردية، تمامًا كما يحول المنشور ضوء الشمس إلى قوس قزح.

يمكن لهذا التحليل الطيفي أن يكشف عن خصائص متعددة للجسم، بما في ذلك تركيبه والمسافة التي تفصله عن الأرض.

يقول غاري ميلنيك، الفلكي في فريق المشروع " إذا اكتشف SPHEREx موقعًا مثيرًا للاهتمام بشكل خاص، يمكن لتلسكوب ويب دراسة ذلك الهدف بدقة طيفية أعلى وفي أطوال موجية لا يمكن لـ SPHEREx اكتشافها".

وأضاف "يمكن أن يشكل هذان التلسكوبان شراكة فعالة للغاية."