veda
Každý rok získavame o niečo lepšie pochopenie povahy vesmíru a nášho miesta v ňom.
Pre väčšinu z nás je technológia mapovania, ktorú používame každý deň, obmedzená na GPS jednotky namontované na prístrojovej doske.
Bez neúcty - len pred 10 rokmi sme boli závislí od tlačených cestných atlasov, aby sme sa dostali tam, kam ideme; Najmodernejšie znamenalo nájdenie trasy v Mapqueste a potom vytlačenie strán.
Keď však čítate toto, stovky tímov vedcov pracujú s oveľa komplexnejšími technológiami, aby zmapovali všetko od ďalekého dosahu vesmíru až po nekonečne malé častice v ňom. Len pred niekoľkými týždňami astronómovia používajúci stále nedokončené observatórium ALMA (na obrázku vyššie) urobili zásadný objav o neďalekom systéme Fomalhaut - v podstate to, že pravdepodobne obsahuje veľa planét Zem.
Nasleduje zoznam podobne významných objavov o zložení a usporiadaní nášho vesmíru a opisy najnovších technológií v astronómii, fyzike častíc a morskej vedy, ktoré ich umožnili.
1. Ďalšia generácia: James Webb Space Telescope
Hubbleov vesmírny ďalekohľad a kozmický ďalekohľad Spitzer to húpajú 22 a 9 rokov. Sú zodpovední za vytváranie neuveriteľných snímok z vesmíru, ktorých poznáme všetci, z ktorých niektoré sú uvedené nižšie. Ale Spitzer už vyčerpal svoje zásoby tekutého hélia, ktoré sú potrebné pre jeho primárne operácie, a Hubbleov vydrží len ďalšie dva roky. James Webb je ich nástupcom.
S rôznymi fázami výstavby, ktoré prebiehajú v 17 krajinách, je vesmírny teleskop James Webb naplánovaný na dokončenie v roku 2018. Jeho dizajn obsahuje 18 zlatých šesťuholníkových zrkadiel, ktoré zameriavajú svetlo zo vzdialených cieľových zdrojov a zachytávajú viditeľné a infračervené žiarenie s vysokým rozlíšením. snímky. Teoreticky to znamená, že bude môcť vidieť najvzdialenejšie objekty vo vesmíre, ako sú prvé hviezdy a galaxie, ktoré sa tvoria po Veľkom tresku.
Na obrázku vyššie „Inžinier spoločnosti NASA Ernie Wright sa pozerá na to, ako sú pripravené prvé zrkadlové segmenty James Webb Space Telescope, pripravené na prvý let, ktoré sú pripravené na začatie záverečného kryogénneho testovania v Marshall Space Flight Center v Huntsville, AL.“Funkčnosť sa musí testovať v podmienkach podobné tým, ktoré zažili na cieľovej obežnej dráhe Jamesa Webba, 930 000 míľ rovno.
2. Mapovanie našej galaxie
Je zrejmé, že Mliečna dráha je galaxia, ktorú poznáme najlepšie. Všetky jej základné prvky sú oveľa, oveľa bližšie k Zemi ako ich náprotivky v zahraničných galaxiách. Ale pokiaľ ide o pochopenie celkového tvaru a zloženia Mliečnej dráhy, táto úloha bola vždy ťažká - presne preto, že máme pravdu v jej strede.
Až v roku 1785 to robili astronómovia spočítaním jednotlivých hviezd pri pohľade zo Zeme a ich vykreslením na hrubú galaktickú mapu. Neskôr skutočné objavy prišli z pozorovania iných galaxií a uvedomenia si, že sa väčšinou zhodujú s jedným z troch hlavných štruktúrnych typov. Mliečna dráha bola určená ako špirálovitá odroda s hrubou tyčou, ktorá preteká jej stredné vydutie.
Zavedenie rádioteleskopov v polovici 20. storočia umožnilo astronómom zmerať produkciu vodíka v rôznych sektoroch galaxie, čo viedlo k presnejšiemu mapovaniu špirálnych ramien a blokovaného stredu. Ako je znázornené na obrázku vpravo, naše Slnko sa nachádza v Orionovom ramene. Keď vidíte Mliečnu cestu v noci, pozeráte sa okrajovo a dovnútra cez Strelca, Scutum-Crux a Norma Arms k hustému galaktickému jadru.
3. Bližší pohľad na stred Mliečnej dráhy
Súčasné odhalenia o našej galaxii prichádzajú s láskavým dovolením Hubbleovho a Spitzerovho vesmírneho teleskopu. Infračervený kompozitný vyššie kombinuje obrázky z každej technológie a vytvára tak najpodrobnejší obraz, aký bol kedy zachytený v tejto oblasti vesmíru. Rozmery tu vloženej fotografie sú 900 × 349 pixelov, ale predstavujú plochu 300 × 115 svetelných rokov.
Bolo známe, že galaktické centrum pozostáva z troch veľkých zhlukov obrovských hviezd, ale na tomto obrázku je vidieť oveľa viac gigantických jednotlivcov rozmiestnených ďaleko za hranicami zhlukov. Všeobecne sa tiež uznáva, že niekde v tejto centrálnej oblasti sa skrýva supermasívna čierna diera. Hubbleovi Hubbleovi sa vytvorilo 144 orbitov Zeme a 2 300 expozícií, aby sa vytvorila vyššie uvedená mozaika s vysokým rozlíšením.
4. Hubbleov vesmírny teleskop
Toto je časť technológie zodpovedná za všetky pekné vesmírne fotografie. Kinda vyzerá ako plechovka s nejakou fóliou ovinutou okolo jedného konca. Alebo naozaj drahé burrito.
Stavba Hubbleovho teleskopu trvala 11 rokov a bola uvedená na trh v roku 1990. Len niekoľko týždňov po svojej misii bolo zrejmé, že merania primárneho zrkadla ďalekohľadu boli vypnuté - 2, 2 mikrometrov. Našťastie bol Hubble navrhnutý tak, aby umožňoval údržbu na obežnej dráhe. V roku 1993 bola posádkou Endeavoru nainštalovaná korekčná optika, čím sa prístroj prispôsobil pôvodným konštrukčným štandardom. Vyššie uvedená fotografia bola urobená počas poslednej naplánovanej servisnej misie v roku 2009.
Pokiaľ ide o pokrok dosiahnutý vo vedeckom aj laickom chápaní vesmíru, je Hubbleov vesmírny teleskop bezpochyby najvýznamnejšou mapovacou technológiou, aká bola kedy použitá.
5. Chystáte sa veľmi hlboko
Medzi hlavné úspechy Hubbleu patrí tento prieskum - kompozícia 800 expozícií za 11 dní zameraných na inak „prázdnu“časť oblohy v súhvezdí Fornax.
Každý zo svetelných bodov viditeľných v zábere Hubble Ultra Deep Field je veľmi vzdialená galaxia. Ich svetlo, ako je vidieť na obrázku vpravo, prešlo 13 miliárd rokov, než dopadlo na Hubbleove senzory a vytvorilo tento obrázok. To znamená, že pri pohľade na to pozorujete vesmír, pretože to bolo len 400 - 800 miliónov rokov po Veľkom tresku.
Na obrázku je 10 000 galaxií. Zobrazuje oblasť oblohy len 1/10 priemeru splnu, ako je vidieť zo Zeme. Aby ste to vyhodili, nemusíte robiť matematiku.
Urobte si láskavosť a kliknutím ju rozbalte.
6. Meranie rýchlosti expanzie vesmíru
Hubble nám nielen poskytol najhlbší obraz vesmíru, aký bol kedy zaznamenaný, a pomohol astronómom presnejšie určiť vek vesmíru, ale tiež zohral kľúčovú úlohu pri meraní miery expanzie vesmíru.
Od práce Edwina Hubbla na konci 20. rokov 20. storočia sme vedeli, že vesmír sa rozširuje - vzdialenosť medzi každým objektom vo vesmíre sa zvyšuje. Miera tohto nárastu však bola až donedávna sporná. V posledných niekoľkých rokoch viedli údaje Hubbleovho ďalekohľadu z astronomických objektov, ako sú supernovy (ako je Krabia hmlovina na obrázku vyššie, zvyšky hviezdneho výbuchu, ku ktorým došlo v roku 1054 nl), dramaticky presnejšie merania matematického konštanta Hubbleov konštant. predstavuje mieru expanzie.
Inými slovami, údaje z Hubbleovho listu vytvárajú podrobnejšie mapy nášho vesmíru a pomáhajú nám pochopiť, ako sa tieto mapy neustále menia.
7. Observatória v hornej časti Havaja
Až na 13 796 stôp na vrchole Mauna Kea na Veľkom ostrove Havaj sedí táto zbierka medzinárodne vlastnených observatórií. Je to vynikajúce miesto na hľadanie hviezd, pretože vlhkosť v oblasti je všeobecne nízka a všetka vodná para, ktorá sa väčšinou nachádza v oblakoch pod vrcholom. Predbežná návšteva zariadenia sa stala populárnou turistickou činnosťou.
Celkovo existuje 13 ďalekohľadov, vrátane dvojice Keck, dvoch z najväčších optických ďalekohľadov na svete. Vedci používajú observatóriá na zmapovanie všetkého, od novoobjavených satelitov na obežnej dráhe okolo Jupitera, po rysy nášho slnka, až po galaxie „od temných vekov“. Vytvorili tiež zväčšiteľné zábery oblohy so zväčšiteľným poľom.
8. Štúdium galaktického suseda
Podobne ako v prípade Mliečnej dráhy aj naše technológie iných blízkych galaxií neustále zdokonaľujú nové technológie. Na obrázku vľavo je malá oblasť Veľkého Magellanovho mračna (LMC), tretia najbližšia galaxia k našej vlastnej vo vzdialenosti asi 160 000 svetelných rokov.
Konkrétne sa tu zobrazuje hmlovina Tarantula. Je to najväčší a najaktívnejší región produkujúci hviezdy v našom galaktickom susedstve, vďaka čomu sú astronómovia neuveriteľne žiariví a neuveriteľným záujmom, keď študujú, ako sa hviezdy tvoria, vyvíjajú a nakoniec zomierajú. Niektoré z jasne modrých hviezd sú najväčšie doteraz zaznamenané s hmotnosťou viac ako 100-krát väčšou ako slnko.
LMC bola viditeľná ako hmlisto jasná hmla pre včasných astronómov - odtiaľ aj „cloudová“terminológia. Až Hubble však dokázal vyriešiť pevné zhluky ako hmlovina Tarantula ako jednotlivé hviezdy a presne vidieť, čo sa deje v tejto galaxii bohatej na javy.
9. Kozmické žiarenie a vývoj vesmíru
Väčšina mapovania vesmíru, ktoré sa uskutočňuje, sa nerobí v spektre viditeľného svetla a nemusí nevyhnutne viesť k atraktívnym alebo prístupným obrázkom.
Satelit Planck, ktorý bol spustený v roku 2009 ESA, meria kozmické mikrovlnné pozadie (CMB) - druh žiarenia, ktoré preniká do vesmíru a je považovaný za prepojený s udalosťami, ktoré sa vyskytli počas Veľkého tresku a hneď po ňom. Po prečítaní CMB z celého neba má Planck za cieľ zodpovedať veľké otázky: „Ako sa vesmír začal, ako sa vyvinul do stavu, ktorý pozorujeme dnes a ako sa bude vyvíjať v budúcnosti?“
10. Hľadanie planét podobných Zemi
Úlohou Keplerovej misie agentúry NASA, ktorá využíva orbitálny Keplerov ďalekohľad, je zámerom objaviť planéty podobné Zemi, a tak poskytnúť presnejší odhad toho, koľko takýchto planét môže existovať v Mliečnej dráhe.
Aby bola planéta „podobná Zemi“, musí mať podobnú veľkosť ako naša - veľké planéty sa dajú ľahko zistiť, ale sú zložené z plynu (ako Saturn a Jupiter) na rozdiel od pevných materiálov. Navyše, a čo je najdôležitejšie, musí planéta obiehať v „obývateľnej zóne“svojej hviezdy s povrchovými teplotami, ktoré by umožňovali prítomnosť tekutej vody.
Koncom roka 2011 bolo oznámené potvrdenie prvej takejto planéty Kepler-22b a misia už identifikovala viac ako 2 000 ďalších planét. Vedci sa teraz domnievajú, že do 30 svetelných rokov od nás je pravdepodobne okolo 100 planét podobných Zemi.
11. Plán miestneho vesmíru
Mapa galaxií na vzdialenosť 380 miliónov svetelných rokov. Obrázok: Harvardovo-Smithsonovské centrum pre astrofyziku
Desať rokov snímania oblohy pomocou pozemných ďalekohľadov prieskumu 2MASS Redshift Survey (2MRS) vyústilo v roku 2010 do najkompletnejšej mapy nášho miestneho vesmíru. 3D obrázok nad pozemkom zobrazuje 43 000 galaxií, pričom ich vzdialenosť od nás predstavuje farby v kľúči vpravo dole.
Je trochu zložitejšie, keď sa na to pozerá 3D ness. Z Gizmodo: „Zaznamenali sa 3D súradnice každej galaxie, aby sa surové údaje mohli potenciálne použiť na zostavenie realistického 3D modelu vesmíru. Hodte nejakú holografickú technológiu a máte niečo priamo od Star Treku. “
12. Prepojenie jednotlivých ďalekohľadov do výkonných polí
27 samostatných rádiových antén Very Large Array v Novom Mexiku, z ktorých každá je obklopená miskou s priemerom 82 stôp, spolupracuje tak, aby efektívne vytvorila jednu masívnu observatívnu anténu s priemerom 22 míľ. VLA je plne funkčná od roku 1980 a významná aktualizácia hardvéru dokončená minulý rok zvýšila technické kapacity o faktor 8 000. Zariadenie bolo premenované tak, aby odrážalo toto významné zlepšenie (nové meno je veľmi veľké pole Karl G. Jansky).
V priebehu rokov VLA mapovala super-vzdialené kvasary a pulzary, študovala čierne diery a hviezdne systémy produkujúce planéty a sledovala pohyb plynného vodíka v strede našej galaxie. Nie je zapojený - bez ohľadu na to, čo ste videli Jodieho Fostera v kontakte - pri hľadaní mimozemského života.
13. Dôkazy o existencii temnej hmoty
Súčasné teórie tvrdia, že viac ako 80% hmoty vo vesmíre nie je ako veci, s ktorými interagujeme alebo pozorujeme každý deň. Táto všadeprítomná záležitosť je „temná“a žiadna z technológií v tomto zozname ju nemôže priamo sledovať.
Namiesto toho musia astronómovia merať účinky temnej hmoty na galaxie a iné pozorovateľné javy. Jeden taký efekt sa nazýva gravitačné šošovky, ktoré sa vyskytujú, keď sa svetlo vzdialených objektov ohýba okolo masívneho objektu (v tomto prípade obrovské množstvo temnej hmoty) gravitáciou tohto objektu a pozerá na nás na Zem, akoby to bolo prechádza zakriveným kúskom skla.
To sa deje na obrázku Galaxy Cluster Abell 1689 vpravo. Náš pohľad na tieto galaxie je zdeformovaný tmavou hmotou prítomnou v zhluku (predstavovanou ako fialová žiara).
Použitím obrázkov, ako je tento z Hubbleovho a iných zdrojov, a porovnaním stupňa šošoviek s tým, ako by sa galaxie javili normálne, astronómovia vytvárajú 3D mapu temnej hmoty vesmíru.
14. Bližšie k domovu: Mapovanie dna oceánu
Zatiaľ čo pôsobivé spektrum technológií smeruje nahor, aby sme ďalej porozumeli vesmíru za hranicami, uskutočňuje sa rovnako intenzívny výskum, aby sa vyplnili medzery v našich vedomostiach o tejto planéte.
Vedci dokázali vytvoriť presnú mapu morského dna a množstvo rôznych funkcií, ktoré tu našli, až po niekoľkých desaťročiach, počínajúc použitím vojensky vyvinutých sonarových povojnových služieb po druhej svetovej vojne. Dnes sa tradičný sonar používa v spojení s inými technikami, ako je napríklad magnetické mapovanie.
Toto je jedna z možností autonómneho podvodného vozidla Sentry (AUV). Zatiaľ čo predchádzajúce magnetické prieskumné prístroje boli ťahané za loďou na povrchovej úrovni, Sentry je navrhnutá tak, aby pracovala 100 metrov nad morským dnom v hĺbkach až 5 km. Táto blízkosť v kombinácii so supercitlivým magnetometrom vytvára mapy morského dna nebývalých detailov.
Sentry sa používa na mapovanie potenciálnych lokalít pre podvodné observatórium pri pobreží štátu Washington. Jeho environmentálne senzory sa použili aj pri prieskumoch ropných škvŕn Deepwater Horizon.
15. Potápanie na koniec sveta
Deepsea Challenger. Foto: Mark Thiessen / National Geographic
26. marca filmový režisér James Cameron urobil históriu tým, že sa stal prvým človekom, ktorý sa sólo ponoril do Challenger Deep, do najodľahlejšej oblasti priekopu Mariana a najhlbšieho miesta na Zemi (sedem míľ rovno nadol).
Cameron to urobil vo svojom vlastnom hlbokomorskom ponornom mori, Deepsea Challenger, ktorý bol za posledných osem rokov postavený v tajnosti. Zatiaľ čo počas sedemhodinového ponoru údajne veľa nevidel, jeho tím sa o niekoľko dní neskôr bez neho vrátil a zachytil obrázok napravo, ktorý zobrazuje Deepsea Challenger a bol zachytený bezpilotným spoločníkom „hlbokomorským pristávačom““Ktorého návnada je pravdepodobne zodpovedná za prilákanie stvorenia videného na obrázku.
Zábavný rámec toho, ako hlboko hovoríme, nájdete v tejto grafike. Na 35 756 stôp je Challenger Deep hlbší, ako je Everest vysoký, s míľou v rezerve. To je ďalšia cesta, ako je hĺbka, v ktorej „ak vystrelíte dieru v tlakovej nádrži SCUBA namiesto prúdenia vzduchu, voda sa vrhne dovnútra.“Cesta hlbšie, než kde bojujú obrie chobotnice a veľryby spermií, a viac ako dvakrát tak hlboká ako miesto odpočinku Titanicu, ktoré Cameron navštívil v roku 1995.
V súčasnosti prebiehajú ďalšie projekty zamerané na navrhovanie a stavbu plavidiel, ktoré môžu cestovať až na dno oceánu, najmä na DeepFlight Challenger spoločnosti Virgin Group. Možno, že možnosť dohody o suborbitálnom lete s Virgin Galactic a výlet po Mariane s Virgin Oceanic nie je tak ďaleko.
16. Z čoho je všetko vyrobené
Od máp s nekonečne veľkými mierkami po mapy nekonečne malé. The Large Hadron Collider, uvedený na trh v roku 2008 ako najväčší urýchľovač častíc na svete, sa snaží dokázať existenciu predpokladanej, ale zatiaľ nepozorovanej Higgsovej bozónovej častice.
Je to všetko prepojené. Temná hmota, ktorá tvorí 83% vesmíru, je zložená zo subatomickej častice, ktorú je sotva možné teoretizovať. Elektrón na obežnej dráhe okolo atómu vo vašom tele môže byť súčasne na obežnej dráhe okolo stredu galaxie.
Pri pohľade na tento zoznam a premýšľaní o tom, ako ďaleko táto technológia za posledných 10 rokov dosiahla, je nemožné predpovedať odhalenia ďalších 10.
