تلسکوپ اسفرکس ناسا کل آسمان را در ۱۰۲ طول موج بررسی می‌کند و به دانشمندان چشم‌اندازی بی‌سابقه از اولین روزهای کیهان خواهد داد.
ناسا آماده پرتاب یک تلسکوپ فضایی برای دیدن جهان به روشی کاملا جدید است. فضایپمای طیف‌نورسنج تاریخچه‌ی کیهان، عصر یونیزاسیون مجدد و کاوشگر یخ یا به اختصار اسفرکس (SPHEREx) قرار است یکشنبه ۱۹ اسفند در ساعت ۰۶:۳۹ صبح به وقت ایران از پایگاه نیروی فضایی وندنبرگ کالیفرنیا پرتاب شود.
مأموریت ۴۸۸ میلیون دلاری اسفرکس به منظور شناخت کیهان طراحی شده و یکی از اهداف کلیدی آن دستیابی به نوعی آمار آسمانی است که دانشمندان امیدوارند به آنها در درک اولین لحظات تاریخ کیهان کمک کند. تلسکوپ اسفرکس پس از آغاز به کار، کل آسمان را در بیش از ۱۰۰ رنگ مختلف نور فروسرخ بررسی می‌کند و با تهیه‌ی مجموعه داده عظیم، تأثیر گسترده‌ای بر کل نجوم خواهد داشت.
به طور معمول، مأموریت‌های نقشه‌برداری از آسمان‌ها میدان دید وسیعی دارند، اما در تعداد انگشت‌شمار یا گروهی از طول موج‌های نوری از این قابلیت برخوردارند. تلسکوپ‌هایی که می‌توانند نور را بر اساس طول موج آن تجزیه و تحلیل کنند، معمولا این کار را فقط در یک منطقه کوچک از آسمان انجام می‌دهند و به سمت اجرام مشخصی نشانه می‌روند.
جمع‌آوری طیف‌های یادشده در گذشته دشوار بود. پیش از پرتاب جیمز وب، تنها حدود ۲۰۰ اندازه‌گیری از یخ‌ها انجام شده بود. در مقابل اسفرکس، حدود هشت میلیون اندازه‌گیری از این دست را انجام خواهد داد. دانشمندان امیدوارند با این کار به درک بهتری از فرآیندهای شیمیایی پیچیده‌ای برسند که یخ‌ها را به غبارهای میان‌ستاره‌ای پیوند می‌دهند و آنها را به منظومه‌های سیاره‌ای در حال تولد می‌آورند.
جیمز باک، کیهان‌شناس JPL و مؤسسه فناوری کالیفرنیا و پژوهشگر اصلی اسفرکس می‌گوید: «احتمالا یخ موجود در محیط بین‌ستاره‌ای منبع آب روی زمین و منظومه شمسی ما است. با توجه به اهمیت این مولکول‌های خاص برای پدیده کوچکی که ما آن را حیات می‌نامیم، این یافته اهمیت زیادی دارد.»
تمام نور کیهان
جدا از یخ‌های بیشتر، رصدهای اسفرکس به لطف تمرکز این تلسکوپ بر نور فروسرخ، به کیهان دوردست مربوط می‌شوند. از آنجایی که جهان دائما در همه جهت‌ها در حال انبساط است، طول موج نوری که از آن عبور می‌کند به معنای واقعی کلمه کشیده می‌شود. دانشمندان این پدیده را «انتقال به سرخ» می‌نامند؛ زیرا در محدوده نوری که چشم انسان می‌تواند ببیند، نور قرمز طولانی‌ترین طول موج را دارد. هر چه نور مسافت بیشتر را بپیماید، طول موج آن بیشتر کشیده‌تر شده و رنگ آن نیز قرمزتر می‌شود؛ بنابراین هر نور منتشرشده از منبع باستانی دوردست به نور فروسرخی تبدیل می‌شود که اسفرکس می‌تواند ببیند.
همچنین تجزیه و تحلیل دقیق نور انتقال‌یافته به سرخ یک جسم به اخترشناسان امکان می‌دهد که فاصله‌ی جسم را از زمین محاسبه کنند. در علم نجوم، اندازه‌گیری این عمق در آسمان بعد سومی از فاصله (و زمان به لطف سرعت محدود نور) را به نقشه‌های مسطح ما از زمین اضافه می‌کند.
روش‌های فوق به ویژه برای مناطقی قدرتمند هستند که اسفرکس از آنها بیشترین داده‌ها را جمع‌آوری می‌کند. این مناطق شامل جهت بالا و پائین از صفحه‌ی منظومه شمسی و بخش‌هایی از آسمان است که قطب‌های دایرهالبروج شمالی و جنوبی نامیده می‌شوند. این تلسکوپ هر یک از قطب‌های دایرهالبروج را یک بار در تمام مأموریت‌ها رصد می‌کند و به دنبال چیزی به ظاهر غیرقابل توصیف است: سیگنال ضعیفی از تمام نور ساطع‌شده در تاریخ جهان که دانشمندان اسفرکس آن را در طول زمان تجزیه‌وتحلیل خواهند کرد.
پژوهشگرها قبلا آن شار کیهانی را با اندازه‌گیری مقدار نور تولید شده توسط نمونه‌های نماینده‌ی کهکشان‌ها تخمین زده‌اند؛ اما آنها می‌دانند که این میزان، تولید نور واقعی را دست کم می‌گیرد. برخی از کهکشان‌ها خیلی دور یا کم‌نور هستند و نمی‌توان نورشان را با این روش تقریبی اندازه‌گیری کرد و نور ستاره‌ها در حاشیه‌ی پراکنده کهکشان‌ها به راحتی نادیده گرفته می‌شود. اما اسفرکس به کهکشان‌های منفرد خیره نمی‌شود: به کل آسمان نگاه می‌کند، بنابراین حتی این نور از دست‌رفته را در پس‌زمینه می‌بیند. آسانتا کوری، کیهان‌شناس دانشگاه کالیفرنیا، ایرواین و یکی از اعضای تیم اسفرکس می‌گوید:
حتی اگر ستاره‌ای را در آنجا نبینید، ما همچنان نور می‌بینیم، فوتون‌هایی که مجموعا توسط همه کهکشان‌های کیهان ساطع می‌شوند.
با این‌حال فقط دیدن کافی نیست: دانشمندان همچنین می‌خواهند بفهمند که چگونه کل تولید نور جهان در طول زمان تغییر کرده است، اینجاست که داده‌های طول موج و انتقال به سرخ اسفرکس به میان می‌آیند. ردیابی این تغییرات زمانی می‌تواند به آشکارکردن چگونگی رشد اولین کهکشان‌ها کمک کند یا برای مثال نشان دهد که چگونه «نقاط سرخ کوچک» مشاهده‌شده توسط جیمز وب در واقع چندصد میلیون سال پس از بیگ‌بنگ شکل گرفتند.
بوک می‌گوید: «هر طول موج به نوعی به شما برشی متفاوت از تاریخ کیهانی می‌دهد. گویی تصویر چهار رنگ قیاس «چاپگر» ما به یک سری از لایه‌های مجزا بین بیننده و صفحه تجزیه شده است که هر لایه دورتر به طول چشمگیری قدیمی‌تر از لایه جلوتر از خود است و میلیاردها سال تاریخ را رمزنگاری می‌کند. کوری می‌گوید: «ما در تلاش هستیم تا تقریبا کل تاریخ کیهانی را تا دوران شکل‌گیری اولین ستاره بررسی کنیم.»
بزرگنمایی روی تورم
آخرین هدف علمی اصلی اسفرکس به زمان‌های دورتر و لحظاتی پس از بیگ‌بنگ بازمی‌گردد. به باور اغلب دانشمندان، طی این دوره پدیده‌ای موسوم به تورم کیهانی عامل افزایش انفجاری ابعاد جهان بود.
مطالعه تورم کار دشواری است؛ زیرا این اتفاق در زمانی رخ داد که ماده جهان در یک حالت تقریبا باورنکردنی متراکم و پرانرژی قرار داشت؛ بسیار فراتر از هرچیزی که دانشمندان می‌توانند در آزمایشگاه شبیه‌سازی کنند. اسفرکس این محدودیت‌ها را تغییر نمی‌دهد اما به دانشمندان امکان را می‌دهد تا روشی را برای درک چگونگی وقوع تورم دنبال کنند.
در قلب ماموریت اسفرکس، نقشه‌ی تلکسوپ از کل آسمان و بسیاری از کهکشان‌های موجود در آن قرار دارد که شامل حدود ۴۵۰ میلیون عدد است. این تلسکوپ با تعیین موقعیت هر کدام از کهکشان‌ها، یک اطلس سه‌بعدی عظیم از کیهان ایجاد می‌کند.
اطلس اسفرکس آمار آسمان را ارائه خواهد داد. دانشمندان بر اساس تئوری‌های مختلف درباره‌ی چگونگی کارکرد تورم و پدیده‌های تأثیرگذار بر آن، مدل‌های مختلفی از نحوه پراکنده‌شدن ماده در سراسر جهان تازه‌متولد شده ایجاد کرده‌اند. با وجود ادوار میانی، این الگو همچنان باید در سراسر کیهان در توزیع‌های فضایی کهکشان‌ها حک شده باشد. اسفرکس باید داده‌های مورد نیاز برای تشخیص آن را فراهم کند و دریابد که با کدام مدل‌های تورم مطابقت دارد و با کدام یک سازگار نیست. به این ترتیب بدون نیاز به رصد مستقیم تورم، از برخی سناریوهای آن پشتیبانی و برخی دیگر را رد می‌کند. دوره می‌گوید:
ما از نظر فکری در حال بازگشت به زمان به مبدأ جهان هستیم. در واقع می‌توانیم با قلم و کاغذ از توزیع کهکشان‌ها روی مقیاس‌های بزرگ‌تر و فیزیکی که می‌شناسیم به سمت فیزیک تورم پیش برویم. این رویه بسیار قدرتمند و شگفت‌انگیز است.
اسفرکس در سفر آغازین خود همچنین به درک بیشتر خورشید کمک خواهد کرد. مأموریت دومی از ناسا، متشکل از چهار ماهواره کوچک که به اختصار PUNCH نامیده می‌شوند، سوار تلسکوپ خواهند شد. اما این ماهواره‌ها برخلاف همدم بزرگ‌ترشان که بر کیهان متمرکز شده‌اند، به سمت ستاره ما نگاه می‌کنند و تأثیر اتمسفر بیرونی خورشید بر تغذیه‌ی جریانی از ذرات باردار به نام باد خورشیدی را بررسی می‌کنند که کل منظومه خورشیدی ما را دربرمی‌گیرد.
با این‌حال اسفرکس بسیار فراتر از سه هدف اصلی نجومی خود به علم کمک خواهد کرد. برای مثال گرچه این تلسکوپ برای نگاه کردن به دوردست‌ها طراحی شده است، هرچیزی را که در مسیرش قرار می‌گیرد، از جمله موارد عجیب و غریب نزدیک‌تر مانند سیارات، سیارک‌ها و دنباله‌دارها را مشاهده می‌کند و ازآنجاکه حداقل چهار بار آسمان کامل را بررسی خواهد کرد، پژوهشگرهای علاقه‌مند به رویدادهای سریع مانند ابرنواختر هم می‌توانند به یافته‌های تازه‌ای برسند. دوره می‌گوید:
زیبایی نجوم این است. ما می‌دانیم که هر بار که به آسمان به شیوه‌ای متفاوت با ابزاری متفاوت و از زاویه‌ای متفاوت نگاه کنیم، چیزهای جدیدی کشف می‌کنیم.
