Chystaný kosmický teleskop bude schopen detekovat více než sto „barev“ ze stovek milionů hvězd a galaxií. Co ale budou astronomové s tolika „barvami“ dělat? Až teleskop SPHEREx odstartuje (nejpozději v dubnu 2025), určitě nebude prvním kosmickým teleskopem, který bude pozorovat stovky milionů hvězd a galaxií. Bude však prvním, který je bude pozorovat ve 102 „barvách“. Ptáte se, proč u slova barvy používáme uvozovky? O barvy v pravém slova smyslu totiž nejde. Zmíněné vlnové délky lidské oči nevidí, protože se jedná o infračervené záření. Vědci tato data využijí k různým výzkumům – od fyzikálních procesů, které formovaly vesmír méně než sekundu po jeho vzniku, až po původ vody na planetách, jako je Země.

„Jsme první mise, která si prohlédne celou oblohu v tolika barvách,“ uvedl hlavní řešitel mise SPHEREx, Jamie Bock, který působí společně v Jet Propulsion Laboratory a na Caltechu v jižní Kalifornii a dodal: „Kdykoliv se astronomové podívají na oblohu novým způsobem, můžeme očekávat objevy.“ SPHEREx je zkratka názvu Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer (volně přeloženo Spektrofotometr pro historii vesmíru, epochu reionizace a průzkumník ledu).

Tento teleskop bude sbírat infračervené záření, jehož vlnová délka je jen o trochu delší, než co spatří naše oči. Tento teleskop využije metodu zvanou spektroskopie, takže vezme záření ze stovek milionů hvězd a galaxií a rozdělí jej na jednotlivé „barvy“. Ostatně, tento princip znáte u skleněného hranolu, který rozkládá viditelné světlo na barvy duhy. Tento rozklad záření může odhalit rozlišené vlastnosti objektů – třeba jejich složení, či vzdálenost od Země. Celá mise bude mít tři hlavní vědecké úkoly.

Původ vesmíru

To, co lidské oko vnímá jako barvy, jsou různé vlnové délky světla. Jediný rozdíl mezi barvami spočívá ve frekvenci záření, tedy vzdálenosti mezi vrcholy vlny. Pokud se hvězda (či galaxie) pohybují, je vlna jejich vyzařovaného světla natahována, či stlačována, čímž se mění barvy, u které se nám zdá, že objekt vyzařuje. V podstatě podobně to funguje i u zvukových vln. Stačí si vzpomenout, jak se Vám zdá, že výška tónu sirény sanitky stoupá, když se blíží, a klesá, když projede. Astronomové tento takzvaný Dopplerův jev využívají k měření míry roztažení nebo stlačení vlnové délky vyzařovaného světla a z toho usuzovat vzdálenost objektu.

SPHEREx tento princip uplatní k mapování pozic stovek milionů galaxií ve 3D. Díky tomu budou vědci moci studovat fyzikální proces zvaný inflace. Ten způsobil, že se vesmír za méně než sekundu po velkém třesku zvětšil kvadriliardkrát (NASA ve svém článku uvádí bilion bilionů, což odpovídá kvadrilionu – jedničce následované 24 nulami). Toto razantní zvětšení znásobilo drobné rozdíly v distribuci hmoty. Jelikož tyto pohyby zůstaly otištěny do dnešního rozložení galaxií, mohou vědci měřením prostorové distribuce galaxií zjistit více o tom, jak inflace fungovala.

Původ galaxií

SPHEREx bude měřit také celkový svit vytvářený blízkými i vzdálenými galaxiemi – jinými slovy, celkové množství světla vyzářené galaxiemi v celé kosmické historii. Vědci již zkoušeli odhadnout tento celkový světelný výkon pozorováním jednotlivých galaxií a extrapolací těchto dat na biliony galaxií ve vesmíru. Tyto počty však mohou vynechat některé slabé nebo skryté zdroje světla. Některé galaxie jsou třeba příliš malé nebo příliš vzdálené, než aby je teleskopy mohly snadno detekovat.

Díky spektroskopii může SPHEREx astronomům ukázat, jak se celkový světlený výkon měnil v průběhu času. Může například odhalit, že nejstarší generace galaxií produkovala více světla, než se původně očekávalo – ať už to bylo tím, že byly hojnější, nebo větší a jasnější než naznačují současné odhady. Jelikož světlo potřebuje k cestě prostorem čas, vidíme dnes vzdálené objekty tak, jak vypadaly v minulosti. S tím, jak světlo cestuje, jej expanze vesmíru natahuje, což mění jeho vlnovou délku a tedy i barvu. Vědci mohou díky tomu použít data z teleskopu SPHEREx k určení, z jaké dálky světlo cestovalo a kdy v kosmické historii bylo uvolněno.

Původ vody

SPHEREx bude měřit množství zmrzlé vody, oxidu uhličitého a dalších látek nezbytných pro život, jak jej známe. Měření přitom proběhnou v devíti milionech různých směrů napříč celou Mléčnou dráhou, naší galaxií. Tato data pomohou vědcům lépe porozumět, jak jsou molekuly těchto látek dostupné pro formování planet. Výzkum zatím naznačuje, že většina vody v naší galaxii je spíše ve formě ledu než plynu, zmrzlá na povrchu malých prachových zrnek. V hustých mračnech, kde vznikají hvězdy, se tato ledová zrnka mohou stát součástí nově vznikajících planet a mohou tak vytvářet oceány podobné těm na Zemi. Barevný výhled tohoto teleskopu umožní vědcům identifikovat tyto materiály, jelikož chemické prvky i jejich sloučeniny zanechávají své jedinečné podpisy v barvách, které pohlcují a vyzařují.

Celkový pohled

Mnoho kosmických teleskopů, včetně Hubbleova či Webbova, dokáží poskytnou snímky jednotlivých kosmických objektů, či menších částí vesmíru ve vysokém rozlišení a s hlubokými spektrálními rozbory. Jiné kosmické teleskopy (jako třeba nedávno zaniklý WISE) byly navrženy ke snímkování celé oblohy. SPHEREx kombinuje tyto schopnosti a bude tak schopen provádět spektrální měření na celé obloze. Porovnáním pozorování z teleskopů, které cílí na specifické části oblohy, s celkovým pohledem od teleskopu SPHEREx, získají vědci kompletnější (a barevnější) pohled do vesmíru.

Přeloženo z:
https://www.jpl.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://d2pn8kiwq2w21t.cloudfront.net/original_images/1-SPHEREx_telescope.jpg
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2023/11/e4-pia25788-spherex-detector-filters.jpg
http://spherex.caltech.edu/images/SPHEREx-MissionWavelengthsChart-v5.png
http://spherex.caltech.edu/images/SPHEREx_MIDEX_cutaway.png