O mais novo telescópio espacial da NASA irá pesquisar 450 milhões de galáxias

O telescópio espacial SPHEREx da NASA, projetado para mapear o céu, está em fase final de preparação. Será lançado em abril de 2025 para estudar as origens da água e dos elementos necessários à vida, à formação das galáxias e à expansão inicial do universo. Trabalhando em infravermelho, os dados do SPHEREx serão analisados ​​por uma equipe global e tornados públicos. Crédito: Instituto de Tecnologia da Califórnia

Os principais elementos se reúnem para NASAA missão SPHEREx é um telescópio espacial que criará um mapa do universo sem precedentes.

O telescópio espacial SPHEREx da NASA está começando a se parecer muito com quando atinge a órbita da Terra e começa a mapear todo o céu. Abreviação de Espectrofotômetro para a História do Universo, Época de Reionização e Explorador de Gelo, SPHEREx se assemelha a uma trombeta, embora tenha cerca de 8,5 pés (2,6 metros) de altura e cerca de 10,5 pés (3,2 metros) de largura. Dando ao observatório a sua forma distinta é a sua forma cónica Fóton Os escudos, que estão sendo montados em uma sala limpa do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, no sul da Califórnia.

Sarah Soska, vice-gerente de carga útil e engenheira de sistemas de carga útil da missão SPHEREx da NASA, observa um dos escudos de fótons da espaçonave. Esses cones concêntricos protegem o telescópio da luz e do calor do Sol e da Terra, que podem sobrecarregar os detectores do telescópio. Fonte da imagem: NASA/JPL-Caltech

Blindagem e operação

Três cones, um dentro do outro, cercarão o telescópio SPHEREx para protegê-lo da luz e do calor do Sol e da Terra. A espaçonave varrerá todas as partes do céu, escaneando o interior da Terra, para completar dois mapas de todo o céu a cada ano.

Aqui é mostrada parte de um dos escudos de fótons do telescópio SPHEREx da NASA sendo montado na Applied Aerospace Structures em Stockton, Califórnia. Crédito: AACS

“O SPHEREx tem que ser muito flexível porque a espaçonave precisa se mover de forma relativamente rápida enquanto examina o céu”, disse ele. Laboratório de Propulsão a JatoSarah Soska, vice-gerente de carga útil e engenheira de sistemas de carga útil da missão. “Não parece, mas a armadura é na verdade muito leve e feita de camadas de materiais como um sanduíche. A parte externa tem folhas de alumínio e a parte interna é uma estrutura de alumínio em forma de favo de mel que parece papelão – leve, mas resistente .”

NASA SPHEREx criará um mapa do céu como nenhum outro. Confira alguns dos equipamentos especiais que a expedição está usando para conduzir ciência de ponta. Fonte da imagem: NASA/JPL-Caltech

Objetivos da missão

Quando for lançado – o mais tardar em abril de 2025 – o SPHEREx ajudará os cientistas a compreender melhor a origem da água e de outros componentes essenciais necessários à vida. Para fazer isso, a missão irá medir a abundância de água gelada em nuvens interestelares de gás e poeira, onde nascem novas estrelas e a partir das quais os planetas eventualmente se formam. Estudará a história cósmica das galáxias medindo a luz coletiva que elas produzem. Estas medições ajudarão a descobrir quando as galáxias começaram a se formar e como a sua composição mudou ao longo do tempo. Finalmente, ao mapear as posições de milhões de galáxias umas em relação às outras, o SPHEREx irá procurar novas pistas sobre como ocorreu a rápida expansão, ou inflação, do Universo uma fração de segundo após o Big Bang.

Amelia Cowan, líder de integração mecânica da missão SPHEREx da NASA, é mostrada com um radiador em forma de V, uma peça de hardware que ajudará a manter o telescópio espacial resfriado. Fonte da imagem: NASA/JPL-Caltech

Legal e estável

SPHEREx fará tudo isso detectando luz infravermelha, uma faixa de comprimentos de onda maior que a luz visível que o olho humano pode ver. A luz infravermelha às vezes é chamada de radiação térmica porque todos os objetos quentes a emitem. Até um telescópio pode criar luz infravermelha. Como esta luz pode interferir nos detectores, o telescópio deve ser mantido fresco – abaixo de 350 graus abaixo de zero F (cerca de -210 graus Celsius).

Um escudo externo de fótons bloqueará a luz e o calor do Sol e da Terra, e as lacunas entre os cones impedirão que o calor entre em direção ao telescópio. Mas para garantir que o SPHEREx atinja sua temperatura operacional ultrafria, ele também precisa de algo chamado radiador com ranhura em V: três espelhos cônicos, cada um como um guarda-chuva invertido, empilhados uns sobre os outros. Localizados abaixo dos escudos de fótons, cada um consiste em uma série de cunhas que redirecionam a luz infravermelha para que ela salte através das lacunas entre os escudos e saia para o espaço. Isso remove o calor transferido através dos suportes do barramento de temperatura ambiente da espaçonave que contém o computador e os componentes eletrônicos.

“Não estamos apenas interessados ​​em quão frio é o SPHEREx, mas também se a sua temperatura permanece a mesma”, disse Konstantin Pinanin, gestor de carga útil da missão do JPL. “Se a temperatura mudar, a sensibilidade do detector pode mudar, o que pode ser interpretado como um sinal falso.”

O telescópio da missão SPHEREx da NASA está em testes no Jet Propulsion Laboratory (JPL). Ele é inclinado em sua base para que possa ver o máximo possível do céu, permanecendo sob a proteção de três cones concêntricos que protegem o telescópio da luz e do calor do Sol e da Terra. Fonte da imagem: NASA/JPL-Caltech

Olho no céu

O coração do SPHEREx é, obviamente, o seu telescópio, que recolhe luz infravermelha de fontes distantes usando três espelhos e seis detectores. O telescópio é inclinado em sua base para que possa ver o máximo possível do céu, permanecendo sob a proteção dos escudos de fótons.

O telescópio, construído pela Ball Aerospace em Boulder, Colorado, chegou em maio ao Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena, Califórnia, onde foi integrado com detectores e um radiador com ranhura em V. Depois, no JPL, os engenheiros montaram-no numa mesa oscilante que simulava a vibração que o telescópio suportaria durante a viagem do foguetão ao espaço. Em seguida, regressou ao Caltech, onde os cientistas confirmaram que os seus espelhos ainda estavam focados após um teste de vibração.

O rover SPHEREx da NASA usará esses filtros para realizar espectroscopia, uma técnica que os cientistas podem usar para estudar a composição de um objeto ou medir sua distância. Cada filtro – do tamanho aproximado de um biscoito – tem várias partes que bloqueiam todos os comprimentos de onda específicos da luz infravermelha, exceto um. Fonte da imagem: NASA/JPL-Caltech

A “visão” infravermelha da SPHEREx.

Os espelhos dentro do telescópio SPHEREx coletam luz de objetos distantes, mas são os detectores que podem “ver” os comprimentos de onda infravermelhos que a missão está tentando observar.

Uma estrela como o nosso Sol emite toda a gama de comprimentos de onda visíveis, por isso é branca (embora a atmosfera da Terra faça com que ela apareça). Eles parecem mais amarelos aos nossos olhos). Um prisma pode dividir essa luz em seus comprimentos de onda componentes – o arco-íris. Isso é chamado de espectroscopia.

SPHEREx usará filtros montados no topo de seus detectores para realizar a espectroscopia. Cada filtro do tamanho aproximado de um biscoito parece iridescente a olho nu e contém várias partes para bloquear todos os comprimentos de onda específicos da radiação infravermelha, exceto um. Cada objeto observado pelo SPHEREx será fotografado através de cada peça, permitindo aos cientistas ver os comprimentos de onda específicos da luz infravermelha emitida por esse objeto, seja ele uma estrela ou uma galáxia. No total, o telescópio pode observar mais de 100 comprimentos de onda diferentes.

A partir disso, SPHEREx criará mapas do universo diferentes de todos os vistos antes.

Missão SPHEREx da NASA

SPHEREx é gerenciado pelo Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da Divisão de Astrofísica da NASA dentro da Diretoria de Missões Científicas em Washington. A Ball Aerospace construiu o telescópio e fornecerá o ônibus da espaçonave. A análise científica dos dados SPHEREx será conduzida por uma equipe de cientistas baseada em 10 instituições nos Estados Unidos e na Coreia do Sul. Os dados serão processados ​​e arquivados no IPAC no Caltech. O conjunto de dados SPHEREx estará disponível publicamente.