SPHEREx kartlägger himlen i 102 infraröda färger

Den 19 december 2025 meddelade NASA att dess nya rymdteleskop SPHEREx har nått en betydande första milstolpe: en helhimmelkartläggning fångad i 102 distinkta infraröda våglängder. Under endast sex månaders vetenskaplig drift har uppdraget producerat inte bara en bild utan en enorm uppsättning överlappande kartor – där varje våglängd avslöjar olika fysiska och kemiska egenskaper på himlen, från vår galaxs stoftstråk till det svaga skenet från avlägsna galaxer vars positioner bär information om universums tidigaste expansionsögonblick.

Ett teleskop i många färger

SPHEREx — Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer — utformades för att göra något ovanligt för ett rymdteleskop: att kombinera bred täckning med måttlig spektral upplösning. Istället för ett fåtal breda filter eller en högupplöst spektrograf riktad mot en liten del av himlen, använder SPHEREx sex detektorer och en uppsättning smalbandsfilter så att varje exponering registrerar 102 separata våglängdsmätningar. Detta tekniska val förvandlar varje bild till en datakub med 102 kanaler, vilket låter astronomer se hur olika material och temperaturer strålar i infrarött.

Dessa infraröda våglängder är osynliga för ögat men avgörande för modern astronomi. Kallt stoft, molekylära isar och svaga stjärnbildningsregioner lyser starkt i infrarött även när optiska teleskop inte ser någonting. Medan SPHEREx cirkulerar jorden ungefär 14,5 gånger per dag och skannar dagliga remsor av himlen, tillåter banans geometri att observationsremsan förskjuts allt eftersom jorden rör sig runt solen. På så sätt byggdes en täckning av hela himmelssfären upp under ett halvår. Uppdragets forskare har liknat observatoriets multifunktionella färgkapacitet vid mantisräkans hyperspektrala syn — ett kompakt sätt att förmedla hur mycket mer information SPHEREx fångar på en gång.

Från platt himmel till en tredimensionell atlas

En av uppdragets mest betydelsefulla funktioner är att förvandla en tvådimensionell himmelskarta till en tredimensionell atlas över det närliggande och avlägsna universum. Ljuset från avlägsna galaxer sträcks ut till längre våglängder genom den kosmiska expansionen — det välkända fenomenet kallat rödförskjutning. Genom att mäta hur en galax ljus skiftar över många smala våglängdsband kan man uppskatta dess avstånd. SPHEREx 102 mätningar per källa ger betydligt mer spektral detaljrikedom än vanlig bredbandsavbildning, vilket gör att fotometriska rödförskjutningar blir mycket mer exakta för hundratals miljoner galaxer.

Detta djup är inte bara akademiskt: mönstret för hur galaxer klustras i tre dimensioner spårar den nätliknande struktur som mörk materia lagt ut och kodar för små variationer som präglades när universum expanderade under den första bråkdelen av en sekund. Kosmologer hoppas att SPHEREx ska hjälpa till att testa om de enkla inflationsmodellerna är korrekta, och om dessa primordiala kvantfluktuationer verkligen var ursprunget till de galaxer vi ser idag. Enkelt uttryckt gör SPHEREx den kosmiska motsvarigheten till att mäta fossiliserade krusningar från universums födelse.

Kartläggning av Vintergatans frusna kemi

SPHEREx är inte bara ett instrument för kosmologi. Ett av dess kärnmål är att inventera förekomsten av isar i vår galax. Isar av vatten, kolmonoxid och koldioxid täcker stoftkorn i kalla molekylmoln och blir senare en del av kometer, planeter och andra mindre kroppar. Genom att detektera de karakteristiska spektrala signaturerna för dessa molekyler i infrarött kan SPHEREx lokalisera koncentrationer av råmaterial för planeter och potentiellt för liv.

Eftersom uppdraget kartlägger hela himlen var sjätte månad och planerar flera helhimmelspassager under sitt tvååriga huvuduppdrag, kommer det att bygga upp en dynamisk bild av var isar är koncentrerade och hur dessa reservoarer utvecklas. Denna systematiska, galaxövergripande inventering är unik och kommer att ge mål för uppföljning med mer högupplösta anläggningar som kan zooma in för att studera specifika moln, unga stjärnsystem eller besökande interstellära objekt.

Kosmologi: att nå inflationens fingeravtryck

Inflation — den hypotetiska ultrasnabba expansionen av rymden under de första 10^-32 sekunderna efter Big Bang — har varit ett framgångsrikt förklaringsramverk, men det har förblivit till stor del teoretiskt på grund av svårigheten att koppla det till observationer i det senare universumet. SPHEREx erbjuder ett praktiskt sätt att överbrygga det gapet genom att kartlägga den statistiska fördelningen av galaxer över enorma volymer. Denna statistik kan avslöja subtila egenskaper, såsom avvikelser från rent gaussiska fördelningar i densitetsfältet, vilket skulle peka tillbaka mot inflationens fysik.

SPHEREx kommer inte att ge ett enda definitivt svar; snarare kommer det att lägga till en kraftfull ny datamängd till kosmologernas verktygslåda. I kombination med noggrann modellering, gravitationslinsobservationer och spektroskopiska uppföljningar kan uppdragets fotometriska rödförskjutningar för hundratals miljoner galaxer skärpa begränsningarna för inflationsmodeller och för naturen hos den mörka materians struktur som formar galaxbildningen.

Hur SPHEREx kompletterar flottan av observatorier

SPHEREx placerar sig medvetet mellan två välkända observationsstrategier. Teleskop som James Webb Space Telescope levererar extremt detaljerade spektra men endast över mycket små synfält; helhimmeluppdrag som WISE täckte hela himlen men med betydligt färre färger. SPHEREx nisch är att vara en vidvinkelspektrofotometer: en spejare på himlen som flaggar för intressanta objekt, kemiska fingeravtryck och tredimensionella strukturer som mer fokuserade instrument sedan kan studera.

NASA och JPL betonar att uppdragets data är avsedda att vara en resurs för forskarsamhället. Den fullständiga datamängden har släppts offentligt, och uppdraget kommer att utföra minst ytterligare tre helhimmelspassager under sin primära drift för att reducera brus och avslöja svagare detaljer. Resultatet kommer att bli ett växande, rikt skiktat arkiv som forskare inom astrofysik och planetär vetenskap kan genomsöka efter upptäckter som uppdragsteamet inte förutsåg.

Tidiga resultat och framtida möjligheter

Redan under sina första sex månader har SPHEREx producerat slående panoramabilder i falska färger som isolerar strålning från stjärnor, het vätgas och kosmiskt stoft. Observatoriet har observerat objekt inom vårt eget solsystem — inklusive den interstellära kometen 3I/ATLAS — och kommer att vara känsligt för transienta fenomen såsom supernovor och flammande stjärnor. Dessa transienta observationer drar nytta av SPHEREx upprepade kartläggningsrytm över hela himlen.

Under de kommande åren bör uppdragets skiktade kartor förfina vår bild av hur galaxer sammanfogades, var planetbildande isar finns och hur universums storskaliga struktur bevarar ett avtryck av dess tidigaste fysik. Data kommer också att vägleda kostsamma uppföljningar med Webb och markbaserade spektrografer: SPHEREx kan peka ut nålarna i höstacken som förtjänar de mest intensiva studierna.

Källor

• NASA (SPHEREx-uppdragets genomgångar och pressmaterial)
• Jet Propulsion Laboratory (SPHEREx-projektkontoret)
• California Institute of Technology (Caltech)