tiede
Joka vuosi saamme hieman paremman käsityksen maailmankaikkeuden luonteesta ja paikastamme siinä.
Useimmiten Yhdysvalloissa päivittäin käyttämämme karttatekniikka on rajattu kojelautaan asennetuille GPS-yksiköille.
Ei kunnioitusta - Tarkoitan, että vain 10 vuotta sitten olimme riippuvaisia paperiversioista tie atlasteista päästäksemme kohti menemään; huippuluokan tarkoitti reitin löytämistä Mapquestissa ja sitten sivujen tulostamista.
Mutta kun luet tätä, sadat tutkijaryhmät työskentelevät huomattavasti monimutkaisempien tekniikoiden kanssa kartoittaakseen kaiken maailmankaikkeuden etäisyyksistä kaikkein äärettömän pieniin hiukkasiin. Vain muutama viikko sitten vielä rakenteilla olevaa ALMA-observatorioa (yllä oleva kuva) käyttävät tähtitieteilijät tekivät merkittävän löytön lähellä olevasta Fomalhaut-järjestelmästä - pohjimmiltaan, että se sisältää todennäköisesti joukon maapallon kokoisia planeettoja.
Seuraava on luettelo vastaavanlaisista merkittävistä löytöistä maailmankaikkeuden meikista ja ulkoasusta sekä kuvaukset uusimmasta tähtitieteen, hiukkasfysiikan ja meritieteen tekniikasta, jotka ovat mahdollistaneet ne.
1. Seuraava sukupolvi: James Webb -avarusteleskooppi
Hubble- ja Spitzer-avaruusteleskoopit ovat keinuvat sitä vastaavasti 22 ja 9 vuotta. He vastaavat uskomattomien syväavaruuskuvien tuottamisesta, jotka me kaikki olemme tuttuja, joista jotkut sisältyvät alla. Mutta Spitzer on jo käyttänyt ensisijaisiin toimintoihinsa tarvittavat nestemäisen heliumin varannot, ja Hubblen odotetaan kestävän vain vielä kaksi vuotta. James Webb on heidän seuraajansa.
James Webbin avaruusteleskoopin on tarkoitus valmistua vuonna 2018. Eri rakennusvaiheiden aikana 17 maassa valmistetaan vuonna 2018. Sen suunnittelussa on 18 kultapäällystettyä kuusikulmaista peiliä, jotka kohdistavat valon kaukaisista kohdelähteistä ja kaappaavat korkean resoluution näkyvän ja infrapuna-alueen. kuvia. Teoriassa tämä tarkoittaa, että se pystyy näkemään maailmankaikkeuden kaikkein kauimpana olevat kohteet, kuten ensimmäiset tähdet ja galaksit, jotka muodostuvat Ison räjähdyksen jälkeen.
Yllä olevassa kuvassa”NASA-insinööri Ernie Wright odottaa ensimmäistä kuutta lentovalmiina James Webbin avaruusteleskoopin ensisijaista peilisegmenttiä valmiina aloittamaan lopullinen kryogeeninen testaus NASA: n Marshall-avaruuslentokeskuksessa Huntsvillessa, AL.” Toiminta on testattava olosuhteissa. samanlainen kuin mitä James Webbin tavoiteradalla koettiin, 930 000 mailia suoraan ylöspäin.
2. Kartoitamme galaksiamme
Joillakin ilmeisillä tavoilla Linnunrata on galaksi, jonka tunnemme parhaiten. Kaikki sen muodostavat elementit ovat paljon, paljon lähempänä maata kuin niiden vastaavat vieraissa galakseissa. Mutta kun kyse on Linnunradan yleisen muodon ja meikin ymmärtämisestä, tehtävä on aina ollut vaikeaa - juuri siksi, että olemme oikeassa sen paksuudessa.
Vielä vuonna 1785, tähtitieteilijät tekivät tämän laskemalla yksittäiset tähdet maan päältä nähtynä ja piirtämällä ne raa'alle galaktiselle kartalle. Myöhemmin todellinen läpimurto tapahtui havaitsemalla muita galakseja ja ymmärtämällä, että ne vastaavat enimmäkseen yhtä kolmesta päärakenteesta. Linnunrata oli määritelty spiraalimuotoiseksi, ja paksu tanko puolitti sen keskiosan.
Radioteleskooppien käyttöönotto 1900-luvun puolivälissä antoi tähtitieteilijöille mahdollisuuden mitata galaksin eri sektoreiden vedyn tuottoa, mikä johti spiraalivarsien ja estetyn keskuksen tarkempaan kartoittamiseen. Kuten oikealla olevassa kuvassa on esitetty, aurinkomme sijaitsee Orion-varressa. Kun näet Linnunradan yöllä, katsot reunasta ja sisäänpäin Jousimiehen, Scutum-Cruxin ja Norma-aseiden läpi kohti tiheää galaktista ydintä.
3. Tarkempi katsaus Linnunradan keskustaan
Nykyaikaiset paljastukset galaksistamme ovat Hubble- ja Spitzer-avaruusteleskooppien kohdalla. Yllä oleva infrapunakomposiitti yhdistää kustakin tekniikasta tulevat kuvat luodakseen yksityiskohtaisimman kuvan, joka on koskaan otettu tästä avaruusalueesta. Täällä upotetun kuvan mitat ovat 900 × 349 pikseliä, mutta ne edustavat 300 × 115 valovuoden kokoista aluetta.
Galaktisen keskuksen tiedettiin käsittävän kolme suurta joukkoa massiivisia tähtiä, mutta tässä kuvassa on paljon enemmän jättiläisiä yksilöitä, jotka ovat jakautuneet selvästi klusterien rajojen ulkopuolelle. On myös yleisesti hyväksyttyä, että supermassiivinen musta aukko on piilossa jossain tällä keskialueella. Yllä olevan korkean resoluution mosaiikin luominen kesti Hubblen 144 kiertorataa maata ja 2300 valotusta.
4. Hubble-avaruusteleskooppi
Tämä on pala tekniikkaa, joka vastaa kaikista kauniista avaruuskuvista. Kinda näyttää peltipurkilta, jonka päähän on kääritty kalvo. Tai todella kallis burrito.
Hubblen rakentaminen kesti 11 vuotta ja se käynnistettiin vuonna 1990. Vain viikkoa tehtävänsä aikana tuli ilmeiseksi, että kaukoputken pääpeilin mitat olivat poissa - 2, 2 mikrometriä. Onneksi Hubble on suunniteltu mukautumaan kiertoradan palveluihin. Vuonna 1993 Endeavour-miehistö asensi korjaavan optiikan, saattamalla instrumentin alkuperäiseen suunnitteluun. Yllä oleva kuva on otettu viimeisen suunnitellun huoltotoimenpiteen aikana vuonna 2009.
Hubble-avaruusteleskooppi on epäilemättä merkittävin kartoitustekniikka, jota on koskaan käytetty maailmankaikkeuden tieteellisessä ja maallikollisessa ymmärtämisessä.
5. Menee erittäin syvälle
Yksi Hubblen saavutuksista on tämä tutkimus - yhdistelmä 800 valotuksesta, jotka on otettu 11 päivän aikana ja joka on suunnattu muuten “tyhjälle” taivaanviipaleelle Fornax-tähdistössä.
Jokainen Hubble Ultra Deep Field -kuvan näkyvissä oleva valopiste on galaksi hyvin, hyvin kaukana. Kuvassa oikealta nähty valo kulki 13 miljardia vuotta ennen kuin he vaikuttivat Hubblen sensoreihin ja loivat tämän kuvan. Tämä tarkoittaa sitä, että katsomalla tätä, havaitset maailmankaikkeuden, koska se oli vain 400-800 miljoonaa vuotta iso räjähdyksen jälkeen.
Kuvassa on 10 000 galaksia. Se näyttää taivaan alueen, joka on vain yksi kymmenesosa täysikuun halkaisijasta maasta nähtynä. Sinun ei tarvitse tehdä matematiikkaa, jotta puhallet mielesi.
Tee itsellesi palvelus ja napsauta laajentaaksesi tätä.
6. Mittaa maailmankaikkeuden laajentumisnopeus
Hubble ei ole vain antanut meille kaikkien aikojen tallennettua syvintä kuvaa maailmankaikkeudesta, vaan myös auttanut tähtitieteilijöitä määrittämään entistä tarkemmin maailmankaikkeuden ikää, ja sillä on myös ollut avainasemassa kuinka mitata maailmankaikkeuden laajentumisnopeutta.
Edwin Hubblen 1920-luvun lopulla tekemän työn jälkeen olemme tienneet, että maailmankaikkeus kasvaa - etäisyys kaikkien maailmankaikkeuden esineiden välillä kasvaa. Tämän nousun tasosta oli kuitenkin kiistelty vasta viime aikoihin asti. Useiden viime vuosien aikana Hubble-teleskoopin tiedot sellaisista tähtitieteellisistä kohteista, kuten supernoovat (kuten Rapu-köysi, kuvattu yllä, vuonna 1054 jKr tapahtuneen tähtien räjähdyksen jäännökset), ovat johtaneet Hubble-vakion, matemaattisen, Habble-vakion mittauksiin dramaattisesti tarkemmin. laajentumisnopeuden esitys.
Toisin sanoen Hubblen tiedot luovat yksityiskohtaisempia karttoja maailmankaikkeudesta ja auttavat meitä ymmärtämään, kuinka nuo kartat muuttuvat jatkuvasti.
7. Havaintojen huipulla sijaitsevat observatoriat
Noin 13 796 jalkaa Mauna Kean huippukokouksella Havaijin isolla saarella istuu tämä kokoelma kansainvälisesti omistamia observatorioita. Se on ensisijainen paikka tähtitaivaanpitoon, koska alueen kosteus on yleensä alhainen, ja mikä tahansa vesihöyry siellä on, riippuu enimmäkseen pilvissä huipun alla. Ennen auringonnousua käynti laitoksesta on tullut suosituksi turistitoiminnaksi.
Kaikkiaan 13 kaukoputkea, mukaan lukien Keck-pari, on kaksi maailman suurimmasta optisesta kaukoputkesta. Tutkijat käyttävät observatorioita kartoittamaan kaikkea, Jupiterin ympärillä kiertoradalla äskettäin löydetyistä satelliiteista, aurinkoomme piirteistä, galakseihin”pimeistä aikakausista”. He ovat myös luoneet laajakuvan zoomattavia kuvia taivaasta.
8. Galaktisen naapurin opiskelu
Kuten Linnunradan kohdalla, myös uusi tekniikka parantaa jatkuvasti ymmärrystämme muista lähellä olevista galakseista. Vasemmalla kuvassa on pieni alue Suuren Magellanin pilvestä (LMC), joka on kolmanneksi lähin galakkiamme omillemme noin 160 000 valovuoden etäisyydellä.
Tarkemmin sanottuna Tarantulan köysi on esillä täällä. Tämä on galaktisen naapurustomme suurin ja aktiivisin tähtiä tuottava alue, mikä tekee siitä uskomattoman valoisan ja uskomattoman kiinnostavan tähtitieteilijöitä tutkiessaan kuinka tähdet muodostuvat, kehittyvät ja lopulta kuolevat. Jotkut esitetyt kirkkaansiniset tähdet ovat suurin vielä tallennettu, niiden massat ovat yli 100 kertaa suurempia kuin auringon.
LMC oli näkyvissä epämääräisesti kirkkaana utuna varhaisille tähtitieteilijöille - tästä johtuen”pilven” terminologia. Vasta Hubblessa pystyimme kuitenkin ratkaisemaan tiukkoja klustereita, kuten Tarantula-köysi yksittäisinä tähtiin, ja näkemään tarkalleen, mitä tässä ilmiörikkaassa galaksissa tapahtui.
9. Kosminen säteily ja maailmankaikkeuden kehitys
Suurin osa tapahtuvasta maailmankartoituskartasta ei ole tehty näkyvän valon spektrissä, eikä se välttämättä johda houkutteleviin tai esteettömiin kuviin.
ESA: n vuonna 2009 käynnistämä Planck-satelliitti mittaa kosmista mikroaaltotaustaa (CMB) - erään tyyppistä säteilyä, joka läpäisee maailmankaikkeuden ja jonka uskotaan olevan sidoksissa tapahtumiin, jotka tapahtuivat Ison räjähdyksen aikana ja heti sen jälkeen. Kun otetaan CMB: n lukemat koko taivaalta, Planckin tavoitteena on vastata isoihin kysymyksiin: "Kuinka maailmankaikkeus alkoi, miten se kehittyi tilaan, jota havaitsemme tänään, ja miten se kehittyy tulevaisuudessa?"
10. Maan kaltaisten planeettojen etsiminen
NASA: n Kepler-operaatiolla, joka käyttää kiertävää Keplerin teleskooppia, on ilmoitettu tarkoitus löytää lähellä maapallon kaltaisia planeettoja, jolloin saadaan tarkempi arvio siitä, kuinka monta tällaista planeettaa voi olla Linnunradan varrella.
Maapallomaisen planeetan on oltava samankokoinen kuin meidän - suurilla planeetoilla on selvästi helpompi havaita, mutta ne koostuvat kaasusta (kuten Saturnusta ja Jupiterista), toisin kuin kiinteistä materiaaleista. Lisäksi ja mikä tärkeintä, planeetan on kiertävä tähtinsä”asettavissa olevalla vyöhykkeellä” pinnan lämpötiloilla, jotka sallivat nestemäisen veden läsnäolon.
Vuoden 2011 lopulla vahvistettiin ensimmäisen tällaisen planeetan, Kepler-22b, vahvistus, ja operaatio on jo tunnistanut yli 2000 muuta ehdokasplaneettaa. Tutkijat uskovat nyt, että meillä on todennäköisesti noin 100 maan kaltaista planeettaa 30 valovuoden sisällä.
11. Paikallisuniversumin etenemissuunnitelma
Kartta galakseista 380 miljoonan valovuoden etäisyydelle. Kuva: Harvard-Smithsonian Astrofysiikan keskus
Kymmenen vuotta taivaan skannausta, jonka suoritti 2MASS Redshift Survey (2MRS) -maapallon kaukoputket, tehtiin vuonna 2010 paikallisen maailmankaikkeuden tähän mennessä täydellisin kartta. Yllä oleva 3D-kuva kuvaa 43 000 galaksia, ja etäisyyttä meistä edustavat oikeassa alakulmassa olevan näppäimen värit.
On vähän hankala saada 3D-ness katsomaan sitä täällä. Gizmodo:”Jokaisen galaksin 3D-koordinaatit tallennettiin, jotta raakadataa voitaisiin mahdollisesti käyttää realistisen 3D-mallin luomiseen maailmankaikkeudesta. Heitä holografista tekniikkaa ja sinulla on jotain suoraan Star Trekistä.”
12. Yksittäisten kaukoputkien yhdistäminen voimakkaisiin ryhmiin
New Mexico'n erittäin suuren ryhmän 27 erillistä radioantennia, joista kumpikin on läpimitaltaan 82 metrin astioilla, toimivat yhdessä luomalla tehokkaasti yhden massiivisen observatorion antennin, jonka halkaisija on 22 mailia. VLA on ollut täysin toiminnassa vuodesta 1980, ja viime vuonna valmistunut merkittävä laitteistopäivitys on lisännyt sen teknistä kapasiteettia 8 000: lla. Laitos nimettiin uudelleen vastaamaan tätä merkittävää parannusta (uusi nimi on Karl G. Jansky Very Large Array).
Vuosien varrella VLA on kartoittanut erittäin kaukana olevat kvasaarit ja pulsaattorit, tutkinut mustia reikiä ja planeettaa tuottavia tähtijärjestelmiä ja jäljittänyt vetykaasun liikettä galaksissamme. Se ei ole mukana - riippumatta siitä, mitä näit Jodie Foster tekevän Contactissä - maan ulkopuolisen elämän etsimiseen.
13. Todisteet tumman aineen olemassaolosta
Nykyisten teorioiden mukaan yli 80% maailmankaikkeuden aineesta ei ole kuin tavaraa, jonka kanssa olemme vuorovaikutuksessa tai jota tarkkailemme päivittäin. Tämä kaikkialle kuuluva aine on”tumma”, eikä mikään tämän luettelon tekniikoista pysty sitä havaitsemaan.
Sen sijaan tähtitieteilijöiden on mitattava tumman aineen vaikutukset galakseihin ja muihin havaittaviin ilmiöihin. Yksi tällainen vaikutus on nimeltään gravitaatiolinssi, joka tapahtuu, kun etäisten esineiden valo taivutetaan massiivisen esineen (tässä tapauksessa valtavan määrän tummaa ainetta) ympärille esineen painovoiman vaikutuksesta katsomalla meitä maan päällä ikään kuin se olisi kulkee kaarevan lasin läpi.
Näin tapahtuu Galaxy Cluster Abell 1689 -kuvan oikealla puolella. Näkemyksemme näistä galakseista on vääristynyt klusterissa oleva tumma aine (edustaa purppurahihna).
Käyttämällä tällaisia kuvia Hubblesta ja muista lähteistä ja vertaamalla linssin astetta galaksien normaaliin näyttämiseen, tähtitieteilijät ovat luomassa 3D-karttaa maailmankaikkeuden pimeästä aineesta.
14. Lähempänä kotia: valtameren pohjan kartoitus
Vaikka vaikuttava joukko tekniikkaa osoittaa ylöspäin ymmärtämäänmme maailmankaikkeutta entisestään, tehdään yhtä intensiivistä tutkimusta puutteiden täyttämiseksi tiedossa tästä planeetasta.
Ainoa muutama vuosikymmen on ollut, että tutkijat ovat pystyneet tuottamaan tarkkoja karttoja merenpohjasta ja siellä löydetyistä monista ominaisuuksista, aloittaen sotilaallisesti kehitetyn luotaimen käytöstä toisen maailmansodan jälkeen. Nykyään perinteistä luotainta käytetään yhdessä muiden tekniikoiden, kuten magneettisen kartoituksen, kanssa.
Tämä on yksi Sentry autonomisen vedenalaisen ajoneuvon (AUV) ominaisuuksista. Vaikka aikaisemmat magneettiset mittauslaitteet vedettiin alusten takana pintatasolla, Sentry on suunniteltu toimimaan 100 metriä merenpohjan yläpuolella, jopa 5 km syvyydessä. Tämä läheisyys yhdessä superherkän magnetometrin kanssa tuottaa merenpohjakartat ennennäkemättömillä yksityiskohdilla.
Sentry on käytetty Washingtonin osavaltion rannikon ulkopuolella sijaitsevien vedenalaisen observatorion mahdollisten kohteiden kartoittamiseen. Sen ympäristötunnistimet otettiin käyttöön myös Deepwater Horizon -öljyvuodotutkimuksissa.
15. Sukellus maailman pohjaan
Syvänmeren haastaja. Kuva: Mark Thiessen / National Geographic
Elokuvaohjaaja James Cameron teki historian 26. maaliskuuta tullessaan ensimmäiseksi henkilöksi, joka sukelsi yksin sooloon Challenger Deepiin, Marianan kaivannon syrjäisimmälle alueelle ja maapallon syvimmälle paikalle (seitsemän mailia suoraan alaspäin).
Cameron teki sen aivan oman syvänmeren vedenalaisensa Deepsea Challengerin sisällä, joka oli rakennettu salassa viimeisen kahdeksan vuoden aikana. Vaikka hän ei kuulemma nähnyt paljon seitsemän tunnin sukelluksen aikana, hänen tiiminsä palasi muutama päivä myöhemmin ilman häntä ja otti kuvan oikealle, joka kuvaa Deepsea Challengeria ja jonka miehittämättömä seuralainen otti syvänmeren laskeuttajalta, Jonka syötti on todennäköisesti vastuussa kuvassa näkyvän olennon houkuttelemisesta.
Katso tästä grafiikasta hauska viitekehys siitä, kuinka syvälle puhumme. 35 756 metrin korkeudessa Challenger Deep on syvemmälle kuin Everest on pitkä, mailin varassa. Se on paljon kauempana kuin syvyys, jossa "jos amput reikää paineistettuun SCUBA-säiliöön, sen sijaan, että ilma päästäisi ulos, vesi ryntää sisään." Tie on syvempi kuin missä jättiläinen kalmarit ja siittiövalat taistelevat, ja yli kaksi kertaa syvemmälle kuin Titanicin lepopaikka, jossa Cameron vieraili vuonna 1995.
Muita hankkeita, etenkin Virgin Groupin DeepFlight Challenger, voidaan suunnitella ja rakentaa meren pohjalle kulkeville aluksille. Ehkä pakettikaupan mahdollisuus suborbital-lennolle Virgin Galacticin kanssa ja matkalle alas Marianaan Virgin Oceanicin kanssa ei ole niin kaukana.
16. mistä se kaikki on tehty
Kartoista, joiden asteikot ovat äärettömän suuret, äärettömän pieniin. Vuonna 2008 verkossa maailman suurimpana hiukkaskiihdyttimenä toimitettu Large Hadron Collider pyrkii todistamaan oletetun, mutta toistaiseksi tarkkailemattoman Higgsin bosonihiukkasen olemassaolon.
Kaikki on kytketty toisiinsa. Tumma aine, joka muodostaa 83% maailmankaikkeudesta, koostuu subatomisesta hiukkasesta, josta on tuskin mahdollista teorioida. Kehosi atomin ympärillä kiertoradalla oleva elektroni voisi samanaikaisesti olla kiertoradalla galaksin keskustan ympärillä.
Tarkasteltaessa tätä luetteloa ja ajatellessasi kuinka pitkälle tekniikka on mennyt jopa viimeisen 10 vuoden aikana, on mahdotonta ennustaa seuraavien 10 paljastuksia.
