CIBER: το πείραμα που θα ερευνήσει την απαρχή του Σύμπαντος, NASA Launching Experiment to Examine the Beginnings of the Universe

Προσομοίωση της πυκνότητας της ύλης, όταν το σύμπαν είχε ηλικία ένα δισεκατομμύριο έτη. Numerical simulation of the density of matter when the universe was one billion years old. Galaxies formation follows the gravitational wells produced by dark matter, where hydrogen gas coalesces, and the first stars ignite. CIBER studies the total sky brightness, to probe the component from first stars and galaxies using spectral signatures, and searches for the distinctive spatial pattern seen in this image, produced by large-scale structures from dark matter. Photo: Courtesy of Jamie Bock/Caltech

Ο σχηματισμός των γαλαξιών ακολουθεί τα βαρυτικά «πηγάδια» που παράγονται από τη σκοτεινή ύλη. Εκεί συγχωνεύτηκαν τα αέρια ελεύθερου υδρογόνου, και δημιουργήθηκαν τα πρώτα άστρα. Το Πείραμα Κοσμικού Υπέρυθρου Υποβάθρου (CIBER) μελετά τη συνολική φωτεινότητα του ουρανού, ώστε να εξετάσει στοιχεία από τα πρώτα αστέρια και γαλαξίες, χρησιμοποιώντας φασματικές υπογραφές και αναζητώντας συγκεκριμένα χωρικά μοτίβα.

The entrance of the CIBER optics, showing two near-infrared wide-field cameras (top), an absolute spectrometer (lower left) and a Fraunhofer line spectrometer (lower right). Photo: Courtesy of Jamie Bock/Caltech

Eπιστήμονες της NASA αναζητούν απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήματα με την έναρξη του πειράματος CIBER στις 4 Ιουνίου, αφού εκτοξευτεί με τον πύραυλο Black Brant XII από το Wallops Flight στη Βιρτζίνια.

«Τα πρώτα μεγάλα αστέρια που σχηματίστηκαν στο σύμπαν παρήγαγαν άφθονο υπεριώδες φως, το οποίο ιόνισε αέρια από ουδέτερο υδρογόνο. Το CIBER παρατηρεί κοντά στο υπέρυθρο φάσμα, καθώς η διαστολή του σύμπαντος μετέτρεψε τα αρχικά βραχέα υπεριώδη μήκη κύματος σε μακρά σχεδόν υπέρυθρα σήμερα. Το πείραμα ερευνά δύο χαρακτηριστικές υπογραφές του σχηματισμού των πρώτων αστεριών: τη συνολική φωτεινότητα του ουρανού μετά την αφαίρεση όλων των παρεμβολών, και ένα χαρακτηριστικό μοτίβο χωρικών διακυμάνσεων», δήλωσε o Τζέημι Μποκ, επικεφαλής ερευνητής του CIBER, από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια.

«Οι στόχοι του πειράματος είναι θεμελιώδους σημασίας για την αστροφυσική, καθώς εξετάζει τη διαδικασία του σχηματισμού των πρώτων γαλαξιών, αλλά η μέτρηση είναι επίσης εξαιρετικά ενδιαφέρουσα από άποψη τεχνικής δυσκολίας», πρόσθεσε.

Αυτή θα είναι η τέταρτη πτήση του CIBER πάνω σε έναν πύραυλο της NASA. Οι προηγούμενες εκτοξεύσεις ήταν το 2009, 2010 και 2012 αντίστοιχα, από την περιοχή White Sands στο Νέο Μεξικό. Μετά από κάθε πτήση ο εξοπλισμός του πειράματος ανακτήθηκε για τροποποιήσεις, ανάλυση και προετοιμασία για μεταγενέστερες πτήσεις.

A Black Brant XII sounding rocket leaves the launch pad at NASA’s Wallops Flight Facility. Photo: NASA

Σε αυτή την πτήση το CIBER θα πετάξει σε έναν αρκετά μεγαλύτερο και ισχυρότερο πύραυλο από ότι στο παρελθόν. Αυτό σημαίνει ότι το CIBER θα βρεθεί σε μεγαλύτερο υψόμετρο (563 χιλιόμετρα), διαθέτοντας έτσι περισσότερο χρόνο παρατήρησης για τα όργανά του. Το πείραμα θα προσθαλασσωθεί με ασφάλεια στον Ατλαντικό Ωκεανό, 400 μίλια από την ακτή της Βιρτζίνια, αλλά δε θα ανακτηθεί.

Preparing the instrument for flight. The optics and detectors are cooled by liquid nitrogen to -19C (77 K, -312F) during the flight to eliminate infrared emission from the instrument and to achieve the best detector sensitivity. Photo: NASA/Berit Bland

Το CIBER αποτελεί προϊόν συνεργασίας του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας με το Πανεπιστήμιο Irvine της Καλιφόρνια, τη διαστημική υπηρεσία της Ιαπωνίας (JAXA), και το Ινστιτούτο Αστρονομίας και Επιστήμης του Διαστήματος της Κορέας (KASI). Η ίδια ομάδα αναπτύσσει μια βελτιωμένη εκδοχή του πειράματος, το οποίο θα ολοκληρωθεί το επόμενο έτος και θα διαθέτει πιο ισχυρούς αισθητήρες και οπτικές δυνατότητες.