В 2025 году на орбиту был выведен космический телескоп SPHEREx — миссия NASA, которая уже начала менять наше представление о Вселенной. Его задача звучит амбициозно: провести полный обзор всего неба в ближнем инфракрасном диапазоне и собрать не просто снимки, а подробную «спектральную карту» космоса. Недавняя научная работа посвящена тому, как именно из данных телескопа создаются такие карты и что в них можно увидеть.
Не просто изображения, а спектры
Главное отличие SPHEREx от многих других телескопов — это способ наблюдений. Он фиксирует не только яркость объектов, но и их спектр — то есть распределение света по длинам волн. Диапазон наблюдений составляет от 0,75 до 5 микрометров, а данные разбиваются на 102 отдельных спектральных канала .
Это означает, что каждая точка на небе наблюдается сразу в десятках «цветов», невидимых человеческому глазу. В результате получается не просто изображение, а трёхмерный набор данных — так называемый спектральный куб, где к координатам добавляется информация о длине волны.
Как создаётся карта неба
Процесс построения карты из данных SPHEREx — сложная задача. Телескоп не делает один снимок всего неба. Вместо этого он постепенно сканирует его, делая множество отдельных наблюдений, которые затем объединяются.
Каждое наблюдение проходит несколько этапов обработки:
Очистка данных
Сначала удаляются «плохие» пиксели — те, где сигнал искажён из-за работы детекторов или случайных помех. Также временно маскируются яркие звёзды и галактики, чтобы они не мешали анализу более слабых сигналов .
Удаление фонового света
Одна из главных проблем — это фоновое излучение. Например:
- зодиакальный свет — отражение солнечного света от пыли в Солнечной системе;
- свечение верхних слоёв атмосферы Земли.
Эти сигналы могут быть сильнее интересующих астрономов объектов. Поэтому применяется специальный фильтр, который убирает гладкие фоновые компоненты, сохраняя реальные космические структуры .
Объединение наблюдений
После очистки данные «накладываются» друг на друга. Чем больше наблюдений покрывают одну область, тем точнее итоговая карта. В некоторых зонах — так называемых глубоких полях — телескоп наблюдает особенно часто, что позволяет увидеть очень слабые объекты .
Что можно увидеть на таких картах
SPHEREx способен фиксировать множество космических явлений:
- отдельные галактики и туманности;
- межзвёздную пыль и газ;
- линии излучения водорода и молекулярного водорода;
- сложные органические молекулы (например, полициклические ароматические углеводороды).
Кроме того, одна из главных целей миссии — изучение так называемого внегалактического фонового излучения. Это суммарный свет всех галактик во Вселенной, который помогает понять, как они формировались и эволюционировали .
Почему это важно
Такие карты позволяют изучать Вселенную сразу на разных масштабах. Например:
- на малых масштабах — рассматривать структуру туманностей;
- на больших — анализировать распределение вещества во Вселенной.
При этом SPHEREx дополняет другие телескопы. Например, он уступает по детализации, но охватывает всё небо, тогда как более мощные инструменты наблюдают лишь небольшие участки .
Трудности и ограничения
Создание точных карт — непростая задача. Учёные сталкиваются с несколькими проблемами:
- шумы детекторов и фотонные флуктуации;
- неполное покрытие неба на ранних этапах миссии;
- влияние ярких источников и атмосферных эффектов.
Кроме того, спектральные и пространственные данные тесно переплетены: разные участки изображения соответствуют разным длинам волн, что усложняет обработку .
Взгляд в будущее
На момент подготовки работы SPHEREx уже завершил первое полное покрытие неба и продолжает накапливать данные. В будущем планируется публикация более точных карт и инструментов для их анализа, доступных всему научному сообществу .
Главное же — этот проект открывает новый способ изучения Вселенной. Вместо отдельных снимков мы получаем многослойную картину космоса, где каждая длина волны добавляет свою часть истории. И чем больше таких данных будет собрано, тем ближе мы подойдём к пониманию того, как устроена наша Вселенная.
Источники:
Статья создана по материалам работы на arXiv.org
