NASA har nyligen valt sex föreslagna astrofysikuppdrag för konceptstudier. Bland dem finns spektrofotometern för universums historia, Epoken av återjonisering, och Ices Explorer, eller SPHEREx, som syftar till att låsa upp universums mysterier genom att utföra den första spektralundersökningen på himlen.

Om det väljs för konstruktion och lansering, undersökningen från rymdfarkosten SPHEREx kan ge avgörande insikter om galaxernas ursprung och utveckling, och kan hjälpa forskare att undersöka om planeter runt andra stjärnor kan hysa liv.

"SPHEREx kommer att producera den första infraröda spektralundersökningen av hela himlen. Denna undersökning kommer att ha breda tillämpningar inom astronomi, ger ett rikt spektrum av galaxer, kvasarer, stjärnor, kluster och vår galax. Efter den omfattande användningen av tidigare all-sky-undersökningar som infraröd astronomisk satellit (IRAS) och Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), SPHEREx kommer att ha ett varaktigt värde för astronomimiljön, "James Bock, Huvudutredare för SPHEREx vid California Institute of Technology (Caltech), berättade för Astrowatch.net.

SPHEREx kommer att baseras på en liten satellitbuss utrustad med stjärnspårare, S- och Ka-Band-antenner och solpaneler. Rymdfarkosten kommer att bära en vetenskaplig nyttolast upp till 69 kilo, inklusive ett teleskop för dess observation. Det kommer också att ha fotonsköldar som är utformade för att skydda nyttolasten från strålning från solen och jorden.

Uppdragscheferna betonar att rymdfarkosten kommer att ha en enkel och robust design som maximerar spektral genomströmning och effektivitet. Det kommer inte att ha några rörliga delar förutom ett solskydd och ett öppningshölje som bara kommer att användas en gång.

Den optiska nyttolasten för SPHEREx-uppdraget kommer att vara 20 centimeter, teleskop i aluminium med ett brett synfält på 3,5 ° x 7 °, avbildat på fyra 2k x 2k HgCdTe -detektorarrayer. Detta bildsystem gör det möjligt för SPHEREx att få spektra genom flera exponeringar, placera en given källa på flera positioner i synfältet, där den kommer att mätas vid flera våglängder genom att förnya rymdfarkosten.

"Med flera våglängder, SPHEREx kan bedöma ljusproduktionen från alla galaxpopulationer, inklusive den första generationen galaxer bildade av urmaterial, Sa Bock.

Han sa att SPHEREx är utformat för att ta upp tre kärnvetenskapliga teman. För det första, den kommer att söka efter en inflationssignatur som kallas "icke-gaussianitet, "en signatur av flerfältsmodeller av inflation.

"SPHEREx undersöker inflationen genom att göra en stor volymundersökning av galaxer som specialiserat sig på lägre röda skiftningar än Euklid, "Noterade Bock.

För det andra, uppdraget kommer att undersöka vatten och biogena isar i det interstellära mediet. Med tanke på att huvuddelen av vattnet i de täta molekylära molnen som utsäde stjärnbildning är i form av is på interstellära dammkorn, forskare är särskilt intresserade av hur det går till att bilda protoplanetära system.

"SPHEREx kommer att mäta överflödet av vatten och andra biogena isar under de tidiga faserna av stjärnbildning, från täta molekylära moln till unga stjärnor med protoplanetära skivor, Sa Bock.

Till sist, SPHEREx kommer att studera historien om galaxbildning genom att kartlägga storskaliga klusterfluktuationer i två djupa undersökningsfält som ligger vid ekliptiska polerna. Enligt Bock, klusteringssignalen är resultatet av galaxer som spårar mörk materia, och skala med den totala ljusproduktionen.

SPHEREx förväntas fungera inom rymden i 25 månader. Under sin nominella livstid, den ska kartlägga hela himlen fyra gånger. Uppgifterna från rymdfarkosten kan sedan användas av det vetenskapliga samfundet över hela världen för många undersökningar och studier, ger nya resultat och upptäckter.

"Vi kan också se fram emot många upptäckter av astronomimiljön med hjälp av spektralundersökningsarkivet som vi inte kan förutse nu, Sa Bock.

Han hoppas att SPHEREx kan ge några viktiga tips om universums ursprung, förbättra vår kunskap om dess födelse och utveckling. Till exempel, det finns övertygande bevis på att universums födelse är nära förknippad med inflation, en våldsam exponentiell expansion. Medan den grundläggande tanken om inflation har klarat flera observationsprov, fysiken som driver inflationen är mystisk, och förmodligen förankrad i exotisk fysik vid höga energivågor utanför standardmodellens räckvidd inom partikelfysik.

"Men naturen erbjuder sätt att begränsa inflationsfysiken. Icke-Gaussianitet är kännetecknande för en klass av inflationsmodeller med flera fält istället för ett enda fält. SPHEREx kommer att förbättra felen på icke-Gaussianity med mer än en faktor 10 för att skilja dessa två scenarier, "Avslutade Bock.

SPHEREx -uppdraget befinner sig för närvarande i den inledande fasen av studier som kallas "Fas A, "varar nio månader. Efter denna fas av konceptstudier och detaljerade utvärderingar, NASA kommer att bestämma senast 2019 om uppdraget ska utvecklas och skjutas ut i rymden. Det tidigaste lanseringsdatumet är för närvarande satt till 2022.