Zinātne
Katru gadu mēs iegūstam nedaudz labāku izpratni par Visuma dabu un savu vietu tajā.
Lielākajai daļai ASV kartēšanas tehnoloģija, ko mēs izmantojam ikdienā, ir ierobežota ar domuzīmēm piestiprinātām GPS vienībām.
Nekādas necieņas - es domāju, ka tikai pirms 10 gadiem mēs bijām atkarīgi no papīra formāta ceļu atlantiem, lai nokļūtu mūsu virzienā; visjaunākais nozīmēja maršruta atrašanu Mapquest un pēc tam lapu drukāšanu.
Bet, lasot šo rakstu, simtiem zinātnieku komandu strādā ar ievērojami sarežģītākām tehnoloģijām, lai kartētu visu, sākot no Visuma tālākajām vietām līdz viszemāk mazajām daļiņām tajā. Tikai pirms dažām nedēļām astronomi, kas izmanto joprojām nekonstruēto ALMA observatoriju (attēlā iepriekš), veica lielu atklājumu par netālu esošo Fomalhaut sistēmu - būtībā, ka tajā, iespējams, ir ķekars Zemes izmēra planētu.
Tālāk ir uzskaitīti līdzīgi nozīmīgi atklājumi par mūsu Visuma uzbūvi un izkārtojumu, kā arī aprakstītas jaunākās astronomijas, daļiņu fizikas un jūras zinātnes tehnoloģijas, kas ļāvušas tām kļūt.
1. Nākamā paaudze: Džeimsa Veba kosmiskais teleskops
Habla un Špicera kosmosa teleskopi to šūpo attiecīgi 22 un 9 gadus. Viņi ir atbildīgi par neticamu dziļas kosmosa attēlu izveidi, ar kuriem mēs visi esam iepazinušies, daži no tiem ir iekļauti zemāk. Bet Špiceris jau ir izsmēlis savas šķidrā hēlija rezerves, kas vajadzīgas primārajām operācijām, un paredzams, ka Habla darbība ilgs tikai vēl divus gadus. Džeimss Vebs ir viņu pēctecis.
Ar dažādām celtniecības fāzēm, kas notiek 17 valstīs, Džeimsa Veba kosmisko teleskopu paredzēts pabeigt 2018. gadā. Tā konstrukcijā ir 18 ar zeltu pārklāti sešstūra spoguļi, kas fokusēs gaismu no īpaši tālu mērķa avotiem un uztvers augstas izšķirtspējas redzamus un infrasarkanos starus. attēlus. Teorētiski tas nozīmē, ka tas spēs redzēt visattālākos objektus Visumā, piemēram, pirmās zvaigznes un galaktikas, kas izveidosies pēc Lielā sprādziena.
Iepriekš redzamajā attēlā “NASA inženieris Ernijs Raits skatās kā uz pirmajiem sešiem lidojumam gataviem Džeimsa Veba kosmiskā teleskopa primārajiem spoguļu segmentiem, kas ir sagatavoti, lai sāktu galīgo kriogēno pārbaudi NASA Māršala kosmisko lidojumu centrā Hantsvilā, AL.” Funkcionalitāte jāpārbauda apstākļos. līdzīgi tiem, kas pieredzēti Džeimsa Veba mērķa orbītā, 930 000 jūdzes taisni uz augšu.
2. Mūsu galaktikas kartēšana
Dažos acīmredzamos veidos Piena ceļš ir tā galaktika, kuru mēs zinām vislabāk. Visi to veidojošie elementi ir daudz, daudz tuvāk Zemei nekā viņu kolēģi svešās galaktikās. Bet, kad jāsaprot Piena ceļa vispārējā forma un uzbūve, uzdevums vienmēr ir bijis grūts - tieši tāpēc, ka mums ir taisnība tajā.
Nesen 1785. gadā astronomi to izdarīja, saskaitot atsevišķas zvaigznes, kas redzamas no Zemes, un iezīmējot tās neapstrādātā galaktikas kartē. Vēlāk patiesie atklājumi notika, novērojot citas galaktikas un saprotot, ka tās lielākoties atbilst vienam no trim galvenajiem struktūras veidiem. Piena ceļš tika noteikts kā spirāles šķirne ar biezu stieni, kas nodalīja tā centrālo izliekumu.
Radioteleskopu ieviešana 20. gadsimta vidū ļāva astronomiem izmērīt dažādu galaktikas sektoru ūdeņraža daudzumu, kas ļāva precīzāk noteikt spirālveida ieroču un lieguma centru. Kā parādīts attēlā pa labi, mūsu saule atrodas Orion Arm. Naktī ieraugot Piena ceļu, jūs meklējat Strēlnieku, Scutum-Crux un Norma ieročus no malas un uz iekšu virzienā uz blīvo galaktikas kodolu.
3. Sīkāk apskatiet Piena ceļa centru
Mūsdienu atklāsmes par mūsu galaktiku nāk ar Habla un Špicera kosmisko teleskopu atbalstu. Iepriekš minētais infrasarkanais kompozīts apvieno katras tehnoloģijas attēlus, lai radītu visdetalizētāko šī kosmosa reģiona attēlu. Lai gan šeit iestrādātā fotoattēla izmēri ir 900 × 349 pikseļi, tie attēlo platību 300 × 115 gaismas gadus.
Bija zināms, ka galaktikas centrā ir trīs lieli masīvu zvaigžņu kopas, taču šajā attēlā ir parādīti daudz vairāk gigantisku indivīdu, kas atrodas tālu pāri kopu robežām. Ir arī vispārpieņemts, ka kaut kur šajā centrālajā reģionā slēpjas supermasīvs melnais caurums. Lai izveidotu augsti izšķirtspējīgu mozaīku, bija nepieciešamas Habla 144 zemes orbītas un 2 300 ekspozīcijas.
4. Habla kosmiskais teleskops
Šī ir tehnoloģija, kas atbild par visiem diezgan kosmosa attēliem. Kinda izskatās kā skārda kārba ar kādu foliju, kas apvilkta ap vienu galu. Vai tiešām dārgs burrito.
Habla izveidei vajadzēja 11 gadus, un to sāka ražot 1990. gadā. Tikai dažu nedēļu laikā misijā kļuva skaidrs, ka teleskopa primārā spoguļa mērījumi bija par 2, 2 mikrometriem mazāki. Par laimi Habla tika izstrādāta, lai pielāgotos apkalpošanai orbītā. 1993. gadā koriģējošo optiku uzstādīja Endeavour apkalpe, panākot instrumenta atbilstību sākotnējiem dizaina standartiem. Iepriekš minētais fotoattēls tika uzņemts galīgās plānotās apkalpošanas misijas laikā 2009. gadā.
Runājot par sasniegumiem gan zinātnes, gan pasaules izpratnē, Habla kosmiskais teleskops bez šaubām ir visnozīmīgākā kartēšanas tehnoloģija, kāda jebkad izmantota.
5. Došanās īpaši dziļi
Starp nozīmīgākajiem Habla sasniegumiem ir šī aptauja - kompozīcija no 800 ekspozīcijām, kas uzņemtas 11 dienu laikā un ir vērsta uz citādi “tukšu” debesu šķēli Fornax zvaigznājā.
Katrs no Habla īpaši dziļā lauka lauka redzamajiem gaismas punktiem ir ļoti, ļoti tālu galaktika. Viņu gaisma, kas redzama attēlā pa labi, ceļoja 13 miljardus gadu, pirms ietekmēja Habla sensorus un izveidoja šo attēlu. Tas nozīmē, ka, aplūkojot šo, jūs novērojat Visumu, kāds tas bija tikai 400–800 miljonus gadu pēc Lielā sprādziena.
Attēlā ir 10 000 galaktiku. Tas parāda debesu laukumu, kas ir tikai viena desmitā daļa no pilnmēness diametra, skatoties no Zemes. Tas jums nav jādara matemātika, lai prātā iepūstu.
Izdariet sev labvēlību un noklikšķiniet, lai izvērstu šo.
6. Visuma izplešanās ātruma mērīšana
Habls ne tikai ir devis mums dziļāko Visuma attēlu, kāds jebkad reģistrēts, palīdzot astronomiem precīzāk noteikt Visuma vecumu, bet arī spēlējis galveno lomu, kā izmērīt Visuma izplešanās ātrumu.
Kopš Edvina Habla darba 1920. gadu beigās mēs zinām, ka Visums paplašinās - attālums starp katru Visuma objektu palielinās. Tomēr šī pieauguma temps tika apstrīdēts tikai nesen. Pēdējo vairāku gadu laikā Habla teleskopa dati no tādiem astronomiskiem objektiem kā supernovas (piemēram, iepriekš redzamais Krabja miglājs, zvaigžņu sprādziena paliekas, kas notika 1054. gadā pirms mūsu ēras) ir ļāvuši dramatiski precīzākus Habla konstantes, matemātisko, mērījumus veikt. izplešanās ātruma attēlojums.
Citiem vārdiem sakot, dati no Habla veido gan detalizētākas mūsu Visuma kartes, gan palīdz mums saprast, kā šīs kartes pastāvīgi mainās.
7. Observatorijas Havaju salu augšpusē
Augšpusē 13 796 pēdas Mauna Kea samitā Havaju salās atrodas šī starptautiski piederošo observatoriju kolekcija. Tā ir galvenā vieta zvaigznīšu vērošanai, jo mitrums apgabalā parasti ir zems, un neatkarīgi no tā, kādi ūdens tvaiki tur ir, lielākoties karājas mākoņos zem virsotnes. Objekta apmeklējums pirms saullēkta ir kļuvis par iecienītu tūristu aktivitāti.
Kopumā ir 13 teleskopi, ieskaitot Keka pāri, divus no lielākajiem optiskajiem teleskopiem pasaulē. Pētnieki izmanto observatorijas, lai kartētu visu, sākot ar jaunatklātiem satelītiem orbītā ap Jupiteru, beidzot ar mūsu saules īpašībām un beidzot ar galaktikām “no tumšajiem laikmetiem”. Viņi ir arī izveidojuši plaša mēroga tuvināmus debesu attēlus.
8. Galaktiskā kaimiņa izpēte
Tāpat kā Piena Ceļa laikā, mūsu izpratni par citām tuvējām galaktikām nepārtraukti pilnveido jaunās tehnoloģijas. Attēlā pa kreisi ir neliels Lielā Magelāna mākoņa (LMC) reģions, kas ir trešā tuvākā mūsu galaktika aptuveni 160 000 gaismas gadu attālumā.
Proti, šeit tiek demonstrēts Tarantulas miglājs. Šis ir lielākais un visaktīvākais zvaigžņu producēšanas reģions mūsu galaktikas apkārtnē, padarot to neticami gaišu un ārkārtīgi interesantu astronomus, kad viņi pēta, kā zvaigznes veidojas, attīstās un galu galā mirst. Dažas no parādītajām spilgti zilajām zvaigznēm ir lielākās, kas pagaidām reģistrētas, un to masa ir vairāk nekā 100 reizes lielāka nekā saules.
LMC agrīnajiem astronomiem bija redzams kā neskaidri spilgts miglains - tātad “mākoņa” terminoloģija. Tomēr tikai Habla laikā mēs spējām atrisināt saspringtas kopas, piemēram, Tarantulas miglāju kā atsevišķas zvaigznes, un precīzi redzēt, kas notiek šajā parādībām bagātajā galaktikā.
9. Kosmiskais starojums un Visuma evolūcija
Lielākā daļa notiekošā Visuma kartēšanas netiek veikta redzamās gaismas spektrā, un tas ne vienmēr rada pievilcīgus vai pieejamus attēlus.
Planka satelīts, ko 2009. gadā uzsāka ESA, mēra kosmisko mikroviļņu fonu (CMB) - tāda veida radiāciju, kas caurstrāvo Visumu un, domājams, ir saistīta ar notikumiem, kas notika Lielā sprādziena laikā un tūlīt pēc tā. Ņemot CMB rādījumus visā debesīs, Planka mērķis ir atbildēt uz lielajiem jautājumiem: “kā sākās Visums, kā tas attīstījās līdz šodienai novērotajam stāvoklim un kā tas attīstīsies nākotnē?”
10. Zemei līdzīgu planētu meklēšana
NASA Keplera misijai, kas izmanto riņķojošo Keplera teleskopu, ir noteikts mērķis atklāt tuvumā esošās Zemei līdzīgās planētas, tādējādi dodot precīzāku aprēķinu par to, cik daudz šādu planētu var pastāvēt Piena Ceļā.
Lai planēta būtu “Zemei līdzīga”, tai jābūt līdzīga izmēra kā mūsu - lielajām planētām acīmredzot ir vieglāk pamanīt, bet tās sastāv no gāzes (piemēram, Saturna un Jupitera), nevis cietiem materiāliem. Turklāt, un pats svarīgākais, planētai jāvirzās orbītā tās zvaigznes “apdzīvojamā zonā” ar virsmas temperatūru, kas ļautu atrasties šķidram ūdenim.
2011. gada beigās tika paziņots par pirmās šādas planētas Kepler-22b apstiprināšanu, un misija jau ir identificējusi vairāk nekā 2000 citu kandidātu planētu. Zinātnieki tagad uzskata, ka 30 gaismas gadu laikā no mums, iespējams, ir apmēram 100 Zemei līdzīgu planētu.
11. Vietējā Visuma ceļvedis
Galaktiku karte, kas atrodas 380 miljonu gaismas gadu attālumā. Attēls: Hārvarda-Smitsona astrofizikas centrs
Pēc desmit gadu debesu skenēšanas, ko veica 2MASS Redshift Survey (2MRS) teleskopi, kas atradās uz zemes, 2010. gadā tika iegūta pilnīgākā mūsu vietējā visuma karte. Augšējais 3D attēls attēlo 43 000 galaktiku, un to attālumu no mums attēlo krāsas taustiņā labajā apakšējā stūrī.
Tas ir nedaudz sarežģīti, lai 3D-neskats to apskatītu šeit. No Gizmodo: “Katras galaktikas 3D koordinātas tika reģistrētas, lai izejmateriālus potenciāli varētu izmantot, lai izveidotu reālistisku Visuma 3D modeli. Iemetiet kaut ko hologrāfisku tehnoloģiju, un jums ir kaut kas tieši no Star Trek.”
12. Atsevišķu teleskopu sasaiste jaudīgos blokos
Ņūmeksikas ļoti lielā masīva 27 atsevišķās radioantenas, ko katrs ieskauj šķīvī, kura diametrs ir 82 pēdas, darbojas saskaņoti, lai efektīvi izveidotu vienu masīvu observatorijas antenu ar diametru 22 jūdzes. VLA ir pilnībā darbojusies kopš 1980. gada, un ievērojams aparatūras jauninājums, kas pabeigts pagājušajā gadā, ir palielinājis tā tehniskās iespējas par koeficientu 8000. Objekts tika pārdēvēts, lai atspoguļotu šo nozīmīgo uzlabojumu (jaunais nosaukums ir Karl G. Jansky ļoti liels masīvs).
Gadu gaitā VLA ir kartējis supertālākos kvazārus un pulsārus, pētījis melnos caurumus un planētas producējošās zvaigžņu sistēmas un izsekojis ūdeņraža gāzu kustību mūsu galaktikas centrā. Ārpuszemes dzīves meklējumos tas nav iesaistīts neatkarīgi no tā, ko jūs redzējāt Jodie Foster darot kontaktā.
13. Pierādījumi par tumšās matērijas esamību
Pašreizējās teorijas uzskata, ka vairāk nekā 80% Visuma būtības nav tādi sīkumi kā mēs katru dienu mijiedarbojamies vai novērojam. Šī visuresošā viela ir “tumša”, un to nevar tieši novērot neviena no šajā sarakstā iekļautajām tehnoloģijām.
Tā vietā astronomi mēra tumšās vielas ietekmi uz galaktikām un citām novērojamām parādībām. Viens no šādiem efektiem tiek saukts par gravitācijas objektīvu, kas rodas, kad tālu objektu gaisma ir saliekta ap masīvu objektu (šajā gadījumā milzīgu tumšās vielas daudzumu) ar šī objekta gravitācijas palīdzību, skatoties uz mums uz Zemes tā, it kā tas būtu iet caur izliektu stikla gabalu.
Tas ir tas, kas notiek Galaxy Cluster Abell 1689 attēlā pa labi. Mūsu skatījumu uz šīm galaktikām izkropļo klasterā esošā tumšā matērija (attēlota kā purpura mirdzums).
Izmantojot attēlus, piemēram, no Habla un citiem avotiem, un salīdzinot objektīva pakāpi ar to, kā galaktikas varētu normāli parādīties, astronomi šobrīd veido Visuma tumšās vielas 3D karti.
14. Tuvāk mājām: okeāna dibena kartēšana
Kaut arī iespaidīgs tehnoloģiju klāsts ir vērsts uz augšu, lai padziļinātu mūsu izpratni par Visumu ārpus tās, tiek veikti tikpat intensīvi pētījumi, lai aizpildītu nepilnības mūsu zināšanās par šo planētu.
Tikai pēc dažām desmitgadēm zinātnieki ir spējuši sagatavot precīzas jūras dibena kartes un tur atrodamo īpašību daudzveidību, sākot ar militāri izstrādātu hidrolokatoru pēc Otrā pasaules kara. Mūsdienās tradicionālo sonāru izmanto kopā ar citām metodēm, piemēram, magnētisko kartēšanu.
Šī ir viena no Sentry autonomā zemūdens transportlīdzekļa (AUV) iespējām. Tomēr, lai gan iepriekšējie magnētiskās izpētes instrumenti tika vilkti aiz kuģiem virsmas līmenī, Sentry ir paredzēts darbam 100 m virs jūras dibena līdz 5 km dziļumā. Šis tuvums apvienojumā ar īpaši jūtīgo magnetometru rada vēl nebijušu detaļu jūras gultnes kartes.
Sentry ir izmantots, lai kartētu potenciālās zemūdens observatorijas vietas pie Vašingtonas štata krastiem. Tās vides sensori tika izmantoti arī Deepwater Horizon naftas noplūdes apsekojumos.
15. Niršana pasaules galos
Deepsea Challenger. Foto: Marks Tīsens / National Geographic
Filmas režisors Džeimss Kamerons 26. martā pievērsās vēsturei, kļūstot par pirmo personu, kas solo nirusi Challenger Deep, visattālākajā Marianas tranšejas apgabalā un dziļākajā vietā uz Zemes (septiņas jūdzes taisni uz leju).
Kamerons to izdarīja savā dziļūdens zemūdenē Deepsea Challenger, kas pēdējos astoņos gados tika būvēts slepenībā. Lai gan viņš, kā ziņots, septiņu stundu niršanas laikā neko daudz neredzēja, dažas dienas vēlāk viņa komanda atgriezās bez viņa un iemūžināja attēlu pa labi, kas attēloja Deepsea Challenger un kuru paņēma bezpilota pavadonis “dziļjūras krastā””Kura ēsma, iespējams, ir atbildīga par attēlā redzamās radības pievilināšanu.
Lai iegūtu jautru atskaites punktu par to, cik dziļi mēs runājam, iepazīstieties ar šo grafiku. Atrodoties 35 756 pēdu augstumā, Challenger Deep atrodas dziļāk nekā Everests ir garš, un tam ir jūdze, kas jāpaveic. Tas ir tālu tālāk nekā dziļums, kurā “ja jūs izšaujat caurumu spiedienam pakļautā SCUBA tvertnē, nevis izplūst gaiss, iekļūst ūdens.” Ceļš ir dziļāks nekā tur, kur kaujas milzu kalmāri un spermas vaļi, un ir vairāk nekā divas reizes dziļāks nekā Titānika atpūtas vieta, kuru Kamerons apmeklēja 1995. gadā.
Notiek citi projekti, lai izstrādātu un būvētu kuģus, kas var nokļūt pašā okeāna apakšā, īpaši Virgin Group DeepFlight Challenger. Varbūt pakešu darījuma iespēja suborbitālajā lidojumā ar Virgin Galactic un ceļojums pa Marianu ar Virgin Oceanic nav tik tālu.
16. No kā tas viss ir izgatavots
Sākot ar kartēm ar bezgalīgi lieliem svariem un beidzot ar maziem. Lielais hadronu sadursmes rīks, kas tiešsaistē parādīts 2008. gadā kā pasaulē lielākais daļiņu paātrinātājs, cenšas pierādīt hipotētiski noteikto, bet pagaidām neuzmanīto Higsa bozona daļiņu esamību.
Tas viss ir savienots. Tumšo matēriju, kas veido 83% no Visuma, veido subatomiskas daļiņas, par kurām tik tikko nevar teorēt. Elektrons, kas atrodas orbītā ap ķermeņa atomu, vienlaikus varētu atrasties orbītā ap galaktikas centru.
Apskatot šo sarakstu un domājot par to, cik tālu tehnoloģija ir sasniegusi pat pēdējos 10 gadus, nav iespējams paredzēt nākamo 10 atklāsmes.
