La NASA a récemment choisi six missions d'astrophysique proposées pour des études de concept. Parmi eux, le Spectro-Photomètre pour l'Histoire de l'Univers, Epoque de Réionisation, et Explorateur des glaces, ou SPHEREx, qui vise à percer les mystères de l'univers en effectuant la première étude spectrale dans tout le ciel.

Si sélectionné pour la construction et le lancement, l'enquête fournie par la sonde spatiale SPHEREx pourrait fournir des informations cruciales sur l'origine et l'évolution des galaxies, et pourrait aider les scientifiques à explorer si les planètes autour d'autres étoiles pourraient abriter la vie.

« SPHEREx produira le premier relevé spectral infrarouge de l'ensemble du ciel. Ce relevé aura de larges applications en astronomie, fournissant de riches spectres de galaxies, quasars, étoiles, amas et notre galaxie. Suite à la large utilisation des précédents relevés tout ciel comme le satellite astronomique infrarouge (IRAS) et le Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), SPHEREx aura une valeur durable pour la communauté de l'astronomie, " James Bock, Chercheur principal de SPHEREx au California Institute of Technology (Caltech), a déclaré Astrowatch.net.

SPHEREx sera basé sur un petit bus satellite équipé de trackers stellaires, Antennes et panneaux solaires S et Ka-Band. Le vaisseau spatial transportera une charge utile scientifique jusqu'à 69 kilogrammes, y compris un télescope pour ses fins d'observation. Il sera également doté de boucliers photoniques conçus pour protéger la charge utile des rayonnements du soleil et de la Terre.

Les chefs de mission soulignent que le vaisseau spatial aura une conception simple et robuste qui maximise le débit spectral et l'efficacité. Il n'aura aucune pièce mobile à l'exception d'un pare-soleil et d'un cache-ouverture qui ne seront déployés qu'une seule fois.

La charge utile optique de la mission SPHEREx sera de 20 centimètres, télescope tout aluminium avec un large champ de vision de 3,5° x 7°, imagé sur quatre réseaux de détecteurs HgCdTe 2k x 2k. Ce système d'imagerie permettra à SPHEREx d'obtenir des spectres grâce à des expositions multiples, placer une source donnée à plusieurs positions dans le champ de vision, où il sera mesuré à plusieurs longueurs d'onde en repointant le vaisseau spatial.

"Avec plusieurs longueurs d'onde, SPHEREx peut évaluer la production lumineuse de toutes les populations de galaxies, y compris la première génération de galaxies formées à partir de matière primordiale, " dit Bock.

Il a déclaré que SPHEREx est conçu pour aborder trois thèmes scientifiques fondamentaux. Premièrement, il recherchera une signature d'inflation appelée "non-gaussianité, " une signature de modèles d'inflation multi-domaines.

"SPHEREx sonde l'inflation en réalisant une étude à grand volume de galaxies spécialisées dans des décalages vers le rouge inférieurs à ceux d'Euclide, " a noté Bock.

Deuxièmement, la mission étudiera l'eau et les glaces biogéniques dans le milieu interstellaire. Étant donné que la majeure partie de l'eau dans les nuages ​​moléculaires denses qui ensemencent la formation des étoiles est sous forme de glace sur les grains de poussière interstellaires, les scientifiques sont particulièrement intéressés par la façon dont il parvient à former des systèmes protoplanétaires.

"SPHEREx mesurera les abondances d'eau et d'autres glaces biogéniques tout au long des premières phases de la formation des étoiles, des nuages ​​moléculaires denses aux jeunes étoiles à disques protoplanétaires, " dit Bock.

Finalement, SPHEREx étudiera l'histoire de la formation des galaxies en cartographiant les fluctuations de regroupement à grande échelle dans deux champs d'étude profonds situés aux pôles de l'écliptique. Selon Bock, le signal de regroupement résulte des galaxies traçant la matière noire, et s'adapte à la production totale de lumière.

SPHEREx devrait fonctionner dans l'espace pendant 25 mois. Pendant sa durée de vie nominale, il devrait cartographier le ciel entier quatre fois. Les données fournies par l'engin spatial pourraient ensuite être utilisées par la communauté scientifique mondiale pour de nombreuses enquêtes et études, produisant de nouveaux résultats et découvertes.

"Nous pouvons également nous attendre à de nombreuses découvertes de la communauté de l'astronomie en utilisant les archives d'enquêtes spectrales dans tout le ciel que nous ne pouvons pas anticiper maintenant, " dit Bock.

Il espère que SPHEREx pourrait fournir des indices importants sur l'origine de l'univers, améliorer nos connaissances sur sa naissance et son évolution. Par exemple, il existe des preuves irréfutables que la naissance de l'univers est intimement associée à l'inflation, une expansion exponentielle violente. Alors que l'idée de base de l'inflation a passé plusieurs tests d'observation, la physique qui conduit l'inflation est mystérieuse, et probablement enracinée dans la physique exotique à des échelles d'énergie élevées au-delà de la portée du modèle standard de la physique des particules.

"Pourtant, la nature offre des moyens de contraindre la physique inflationniste. La non-gaussianité est caractéristique d'une classe de modèles inflationnistes avec plusieurs champs au lieu d'un seul. SPHEREx améliorera les erreurs sur la non-gaussianité de plus d'un facteur 10 pour distinguer ces deux scénarios, " Bock a conclu.

La mission SPHEREx est actuellement en phase initiale d'études dite « Phase A, " d'une durée de neuf mois. Après cette phase d'études de concept et d'évaluations détaillées, La NASA décidera d'ici 2019 si la mission doit être développée et lancée dans l'espace. La première date de lancement est actuellement fixée à 2022.