ההיסטוריה של היקום כפי שג'יימס ווב לא סיפר לנו: היכונו לטלסקופ חדש

בשבועות הקרובים צפוי השיגור של טלסקופ חדש של נאס"א בשם SPHEREx - קיצור של "ספקטרו-פוטומטר לחקר ההיסטוריה של היקום, עידן היינון מחדש וחקר הקרח". השיגור תוכנן תחילה למחר (יום שישי, 28 בפברואר), אך בשל בעיות בטיל ה-Falcon9 של חברת SpaceX שאמור לשגר את הטלסקופ, כרגע לא ברור בדיוק מתי השיגור יתבצע. 

● הכי קרוב לשמש: הגשושית שעושה היסטוריה בחלל
● בנאס"א מתייחסים ברצינות לאפשרות של חיים מחוץ לכדור הארץ, והם לא היחידים

טלסקופ הספיר-X קטן מטלסקופ ג'יימס ווב, אך מדובר ב"טלסקופ קטן שיעשה מדע גדול", כך אמרה סגנית ראש התוכנית בנאס"א, בת' פבינסקי, לתקשורת לפני חודש.

מה מאפיין את הטלסקופ החדש, ואיזה מידע הוא צפוי להביא לנו? גלובס עושה סדר. 

 הטלסקופ החדש של נאס''א - SPHEREx / צילום: אתר נאס''א

על אילו שאלות נועד הטלסקופ לענות?

בנאס"א מסבירים כי בשבריר השנייה (מיליארדית של טריליונית של טריליונית שנייה) אחרי המפץ הגדול, גודל היקום צמח לטריליון כפול טריליון מגודלו רגע לפני כן. האירוע המאוד מהיר הזה התרחש לפני כ-14 מיליארד שנים, ומדעני החלל קוראים לו "אינפלציה".

אותו רגע היה בעל השפעה מכרעת על פיזור החומר ביקום היום. השאלות שהמדענים צפויים לשאול את הטלסקופ הן למשל: מה גרם להתפשטות המהירה של החלל בשניות שמייד לאחר המפץ הגדול? מה הוביל לכך שמבנה היקום נראה כפי שהוא נראה? איך נוצרו הגלקסיות?

בנוסף הם ישאלו שאלות כמו - מה המקור למים ולרכיבים חשובים נוספים המאפשרים חיים על פני כדור הארץ? כיצד הם מפוזרים בגלקסיה שלנו, שביל החלב? והיכן צפויים להיווצר כוכבי לכת חדשים שמכילים אבני בניין חיוניות לחיים?

מהו הייחוד של טלסקופ ספיר-X, שמאפשר לו לענות על השאלות האלה?

בעוד טלסקופ ווב עשה "זום-אין" על אזורים מסוימים בשמיים והביא את המידע מהם ברזולוציה גבוהה מאוד, או שהוא צילם את כל השמים אבל ברוחב גל מסוים מאוד - הטלסקופ הנוכחי נועד להביא את התמונה הרחבה. אחת לכמה ימים הוא יתביית על אזור מסוים בשמיים, יסרוק אותו במשך כמה ימים ברצף, בכ-120 אורכי גל שונים, ואז ימשיך הלאה. כך הוא יסרוק את כל טווח השמיים הנראים פעמיים בכל שנה, למשך שנתיים לפחות. המטרה היא לקבל תמונה שלמעל 450 מיליון גלקסיות ומעל 100 מיליון כוכבים בגלקסיה שלנו, שביל החלב.

באתר נאס"א מסבירים כי "מדענים ניסו עד היום לאמוד את כל כמות האור ביקום על-ידי מדידת כמות האור שמפיקות גלקסיות ספציפיות, ואז ניסיון להכפיל זאת בכמות המשוערת של גלקסיות המפוזרות ביקום. לעומת זאת, ספיר-X ינסה למדוד את כל האור מכל הגלקסיות, כולל כאלה שהן קטנות מדי, מבוזרות מדי או רחוקות מדי, וטלסקופים אחרים לא ראו אותם.

"אם נחבר בין המדד הזה לבין מה שכבר ידוע לנו לגבי גלקסיות ספציפיות מטלסקופים קודמים, אנו מקווים ליצור תמונה שלמה יותר של כל מקורות האור ביקום". המדענים יחשבו את ההבדלים בפיזור של החומר ביקום, וינסו ללמוד מן הפיזור של החומר היום, כיצד הוא היה דחוס לפני המפץ הגדול.

הסריקה בכל-כך הרבה צבעים שונים נותנת מידע על הרכב החומרים של העצמים המצולמים, והיא קשורה יותר למשימה השנייה של הטלסקופ - חקר מקורות החיים. ספיר-X יזהה טביעות האצבע של מולקולות מסוימות בתווך הבין-כוכבי. כך, ניתן יהיה להבין כיצד חומרים כמו מימן, חמצן, חנקן, פחמן וגופרית מפוזרים ביקום. ספציפית, יחפש הטלסקופ את החומרים הללו בגלקסיה שלנו, שביל החלב. מקומות בהם יזוהו החומרים הללו, הם כנראה המקומות בהם צפויות להיווצר פלנטות חדשות המכילות את חומרי הבניין החיוניים לחיים.

"הטלסקופ הזה יניב לנו את מפת השמיים הססגונית ביותר שראינו עד עכשיו", מסבירים באתר נאס"א. "הספקטרוסקופ שלו מחלק את האור ל-120 אורכי גל שונים, כולל בטווח האינפרה-אדום, הבלתי נראה. כך ניתן להבין לא רק כמה אור מפיקים הכוכבים היום, אלא כמה בהיר האור הזה היה בעבר בנקודות שונות ביקום בתקופות שונות בהיסטוריה שלו". 

 הטלסקופ החדש של נאס''א - SPHEREx / צילום: אתר נאס''א

מהם ההבדלים הפיזיים והתקציביים בין טלסקופ ספיר-X לבין טלסקופ ווב?

טלסקופ ספיר-X הוא קטן - משקלו כ-500 ק"ג, כלומר קצת פחות מפסנתר כנף, והוא משתמש בחשמל בעוצמה של 270-300 ווט, פחות ממקרר. הוא מייצר את החשמל לעצמו על-ידי שימוש בפאנל סולארי עבה, די דומה לפאנלים באמצעותם מייצרים חשמל למטרות מסחריות כאן על כדור הארץ.

בטלסקופ הושקעו 488 מיליון דולר. את הפרויקט מובילה אוניבריסטת CalTech בהשתתפות 12 מוסדות נוספים, ביניהם מעבדת JPL (המעבדה להנעה סילונית) של נאס"א וכן המכון הקוריאני לאסטרונומיה ומדעי החלל בדרום קוריאה.

טלסקופ ווב התחיל עם תקציב דומה של 500 מיליון דולר, אך בסופו של דבר עלה 10 מיליארד. משקלו הוא כ-6,500 ק"ג, כלומר דומה לפיל אפריקני גדול או אוטובוס - פי 10 ממשקלו של ספיר-X.

הצורה של ספיר-X היא קונית (וגם איקונית). הוא בנוי בצורת קונוס, כי הוא מוגן על-ידי שלוש שכבות של מגיני קרינה שנועדו למנוע ממנו להתחמם, וחלילה להפיץ אור משלו, שעלול לבלבל את המדידות. מתחת ליריעות ההגנה ישנן מראות, שמחזירות את הקרינה בחזרה לחלל.

הטמפרטורה של הטלסקופ לאורך המסע תהיה 210 מעלות צלזיוס. "זו הסיבה שהוא נראה כמו הכלב שלכם אחרי ביקור אצל וטרינר", אומרים בנאס"א.