наука
Всяка година ние придобиваме малко по-добро разбиране за същността на Вселената и нашето място в нея.
ЗА НАЙ-ДОБРАТА ОТ НАС, технологията за картографиране, която използваме ежедневно, е ограничена до монтирани на тире GPS единици.
Без неуважение - искам да кажа, че точно преди 10 години бяхме зависими от пътните атласи на хартиен носител, за да стигнем докъдето ходихме; авангардно означаваше намиране на маршрут в Mapquest и след това отпечатване на страниците.
Но докато четете това, стотици екипи учени работят с много по-сложни технологии, за да картографират всичко - от далечните достижения на Вселената до най-безкрайно малките частици в нея. Само преди няколко седмици астрономите, използващи все още изграждащата се обсерватория ALMA (на снимката по-горе), направиха голямо откритие за близката система Fomalhaut - основно, че тя вероятно съдържа куп планети с размер на Земята.
Следва изброяване на също толкова важни открития за грима и устройството на нашата вселена, както и описания на най-новите технологии в астрономията, физиката на частиците и морските науки, които ги направиха възможни.
1. Следващото поколение: космически телескоп James Webb
Космическите телескопи „Хъбъл“и „Шпицер“го разлюляват съответно 22 и 9 години. Те са отговорни за създаването на невероятните изображения в дълбоки пространства, с които всички сме запознати, някои от които са включени по-долу. Но Шпицер вече е изчерпал резервите си от течен хелий, необходим за основните си операции, а Хъбъл се очаква да продължи още две години. Джеймс Уеб е техен наследник.
С различни фази на строителство в 17 страни космическият телескоп Джеймс Уеб е планиран за завършване през 2018 г. Дизайнът му разполага с 18 шестоъгълни огледала със златно покритие, които ще фокусират светлината от свръхдалечни целеви източници и ще улавят видими и инфрачервени с висока резолюция изображения. На теория това означава, че ще може да види най-отдалечените обекти във Вселената, като първите звезди и галактики, които се образуват след Големия взрив.
На снимката по-горе „инженерът от НАСА Ърни Райт изглежда като първите шест готови за полет първични огледални сегменти на космическия телескоп„ Джеймс Уеб “са готови да започнат окончателни криогенни тестове в центъра за космически полети„ Маршал “на НАСА в Хантсвил, Алианс. подобно на опитните в целевата орбита на Джеймс Уеб, 930 000 мили направо.
2. Картографиране на нашата галактика
По някои очевидни начини Млечният път е галактиката, която познаваме най-добре. Всички съставни елементи са много, много по-близо до Земята, отколкото техните колеги в чужди галактики. Но когато става дума за разбиране на цялостната форма и грим на Млечния път, задачата винаги е била трудна - именно защото сме в дебелината на нея.
Още през 1785 г. астрономите направиха това, като преброиха отделни звезди, гледани от Земята и ги начертаха на сурова галактическа карта. По-късно истинските пробиви дойдоха от наблюдаването на други галактики и осъзнаването, че те най-вече съответстват на един от трите основни структурни типа. Млечният път беше определен от сорта спирала, с дебела шина, която разделяше централната му изпъкналост.
Въвеждането на радиотелескопи в средата на 20-ти век позволи на астрономите да измерват производството на водород в различни сектори на галактиката, което доведе до по-точно картографиране на спиралните рамена и преграден център. Както е показано на графиката вдясно, нашето слънце е разположено в Орионската ръка. Когато видите Млечния път през нощта, гледате ръба и навътре през Стрелец, Скулт-Крукс и Норма Оръжие към плътното галактическо ядро.
3. По-отблизо поглед към центъра на Млечния път
Съвременните разкрития за нашата галактика се предоставят с любезното съдействие на космическите телескопи Хъбъл и Шпицер. Инфрачервеният композит по-горе комбинира изображения от всяка технология, за да създаде най-детайлната картина, заснета някога от този регион на космоса. Докато размерите на вградената снимка тук са 900 × 349 пиксела, те представляват площ с размери 300 × 115 светлинни години.
Известно е, че галактическият център се състои от три големи струпвания от масивни звезди, но това изображение показва много по-гигантски индивиди, разпределени далеч извън границите на клъстерите. Общоприето е също, че някъде в този централен регион се крие свръхмасивна черна дупка. За генерирането на мозайката с висока разделителна способност по-горе бяха необходими 144 орбити на Земята и 2 300 експозиции на Хъбъл.
4. Космически телескоп Хъбъл
Това е частта от технологията, отговаряща за всички доста космически снимки. Kinda изглежда като тенекиена кутия с някакво фолио, увито около единия край. Или наистина скъпо бурито.
Хъбъл отне 11 години, за да построи и беше пуснат през 1990 г. Само седмици след мисията си стана ясно, че измерванията на основното огледало на телескопа са изключени - с 2, 2 микрометра. За щастие, Хъбъл е проектиран така, че да побира обслужване в орбита. През 1993 г. екипажът на Endeavour е монтиран коригираща оптика, привеждайки инструмента в оригиналните дизайнерски стандарти. Снимката по-горе е направена по време на последната планирана мисия за обслужване през 2009 г.
По отношение на напредъка както в научните, така и в световните разбирания на Вселената, космическият телескоп Хъбъл е без съмнение най-значимата технология за картографиране, използвана някога.
5. Преминаване Ultra Deep
Сред основните постижения на Хъбъл е това проучване - състав от 800 експозиции, направени за 11 дни, насочени към иначе „празен“парче небе в съзвездието Форнакс.
Всяка от светлинните точки, видими в снимката на Ултра дълбокото поле на Хъбъл, е галактика много, много далеч. Светлината им, както се вижда на изображението вдясно, пътува 13 милиарда години, преди да повлияе върху сензорите на Хъбъл и да създаде този образ. Това означава, че гледайки това, вие наблюдавате Вселената, тъй като тя е била само 400-800 милиона години след Големия взрив.
На снимката има 10 000 галактики. Той показва зона на небето само на 1/10 от диаметъра на пълната луна, както се вижда от Земята. Не е нужно да се занимавате с математика, за да си взривите ума.
Направи си услуга и кликни, за да разшириш тази.
6. Измерване на скоростта на разширяване на Вселената
Не само Хъбъл ни даде най-дълбокия образ на вселената, който някога е бил записан, помагайки на астрономите да определят по-точно възрастта на Вселената, но и играе ключова роля за измерването на скоростта на разширяване на Вселената.
След работата на Едвин Хъбъл в края на 20-те години на миналия век, ние знаехме, че Вселената се разширява - разстоянието между всеки обект във Вселената се увеличава. Темпът на това увеличение обаче беше оспорван доскоро. През последните няколко години данните от телескопа на Хъбъл от астрономически обекти като свръхнови (като Мъглявината Рак, на снимката по-горе, останките на звездна експлозия, възникнала през 1054 г. сл. Хр.) Доведоха до драстично по-точни измервания на константата на Хъбъл, математическата представяне на скоростта на разширяване.
С други думи, данни от Хъбъл създават по-подробни карти на нашата вселена и ни помагат да разберем как тези карти се променят постоянно.
7. Обсерватории на върха на Хаваите
Горе в 13 796 фута на върха на Мауна Кеа на Големия остров на Хаваите се намира тази колекция от международни обсерватории. Това е първостепенно място за звезди, тъй като влажността в района като цяло е ниска, а каквато и водна пара там най-вече виси в облаци под върха. Посещението преди съоръжението преди изгрев се превърна в популярна туристическа дейност.
Има общо 13 телескопа, включително двойката Keck, два от най-големите оптични телескопи в света. Изследователите използват обсерваториите, за да начертаят всичко - от новооткритите спътници в орбита около Юпитер, до особеностите на нашето слънце, до галактиките „от тъмните векове.“Те също са създали широкомащабни увеличаващи се изображения на небето.
8. Изучаване на галактически съсед
Както при Млечния път, и нашето разбиране за други близки галактики непрекъснато се усъвършенства от новите технологии. Отляво е изобразен малък регион на Големия Магеланов облак (LMC), третата най-близка до нашата галактика на разстояние от около 160 000 светлинни години.
По-конкретно тук се показва мъглявината Тарантула. Това е най-големият и най-активен регион за производство на звезди в нашия галактически квартал, което го прави невероятно светещ и представлява невероятен интерес за астрономите, докато те изучават как звездите се формират, развиват и в крайна сметка умират. Някои от показаните ярко сини звезди са най-големите досега регистрирани, с маси над 100 пъти по-големи от тези на Слънцето.
LMC беше видим като смътно ярка мъгла за ранните астрономи - оттук и „облачната“терминология. Едва през Хъбъл успяхме да разрешим тесни клъстери като мъглявината Тарантула като отделни звезди и да видим какво точно се случва в тази богата на феномени галактика.
9. Космическото излъчване и еволюцията на Вселената
По-голямата част от картографирането на Вселената, която се извършва, не се извършва в рамките на спектъра на видимата светлина и не води непременно до атрактивни или достъпни изображения.
Сателитът Планк, стартиран през 2009 г. от ESA, измерва космическия микровълнов фон (CMB) - вид радиация, която прониква във Вселената и се смята, че е обвързана със събитията, настъпили по време и непосредствено след Големия взрив. Като провежда CMB четене на цялото небе, Планк има за цел да отговори на големите въпроси: „как започна Вселената, как се развива до състоянието, което наблюдаваме днес и как ще се развива в бъдеще?“
10. Търсенето на планети, подобни на Земята
Мисията на Kepler на НАСА, която използва орбитиращия телескоп Kepler, има определената цел да открие близките планети, подобни на Земята, като по този начин дава по-точна оценка колко точно могат да съществуват такива планети в Млечния път.
За да бъде „подобна на Земята“, една планета трябва да има размер, подобен на нашия - големите планети очевидно са по-лесни за забелязване, но са съставени от газ (като Сатурн и Юпитер), за разлика от твърдите материали. Освен това и най-важното е, че планетата трябва да орбитира в „обитаемата зона“на своята звезда с повърхностни температури, които биха позволили наличието на течна вода.
В края на 2011 г. бе обявено потвърждение на първата подобна планета - Kepler-22b, а мисията вече е идентифицирала над 2000 други планети-кандидати. Сега учените смятат, че вероятно има около 100 планети, подобни на Земята, за 30 светлинни години от нас.
11. Пътна карта на местната вселена
Карта на галактики на разстояние от 380 милиона светлинни години. Изображение: Център за астрофизика в Харвард-Смитсониан
Десет години сканиране на небето, извършено от наземни телескопи на 2MASS Redshift Survey (2MRS), доведоха през 2010 г. най-пълната карта на нашата местна вселена до момента. 3D изображението изобразява 43 000 галактики, като разстоянието им от нас е представено от цветовете в ключа отдолу вдясно.
Малко сложно е да накарате 3D-устройството да го разгледа тук. От Gizmodo: „3D координатите на всяка галактика бяха записани, така че суровите данни потенциално могат да бъдат използвани за изграждане на реалистичен 3D модел на Вселената. Хвърлете някаква холографска технология и имате нещо направо от Star Trek."
12. Свързване на отделни телескопи в мощни масиви
27-те отделни радио антени на много големия масив в Ню Мексико, всяка от които е заобиколена от чиния с диаметър 82 фута, работят съвместно, за да създадат ефективно една масивна обсерваторна антена с диаметър 22 мили. VLA работи напълно от 1980 г., а значително модернизиране на хардуера, завършено миналата година, увеличи техническите си възможности с фактор 8000. Съоръжението беше преименувано, за да отрази това значително подобрение (новото име е много голям масив на Карл Г. Янски).
През годините VLA е начертал свръхдалечни квазари и пулсари, изучава черни дупки и звездни системи, произвеждащи планети, и проследява движението на водороден газ в центъра на нашата галактика. Тя не участва - независимо от това, което видяхте Джоди Фостър да прави в Контакт - в търсенето на извънземен живот.
13. Доказателство за съществуването на тъмна материя
Настоящите теории твърдят, че повече от 80% от материята във Вселената не е като нещата, с които общуваме или наблюдаваме всеки ден. Тази повсеместна материя е „тъмна“и не може да бъде наблюдавана директно от никоя от технологиите в този списък.
Вместо това астрономите трябва да измерват въздействието на тъмната материя върху галактиките и други наблюдавани явления. Един такъв ефект се нарича гравитационно лещиране, което се получава, когато светлината на отдалечени обекти се огъва около масивен обект (в случая огромно количество тъмна материя) от гравитацията на този обект, гледайки към нас на Земята, сякаш е минавайки през извито парче стъкло.
Това се случва на снимката на Galaxy Cluster Abell 1689 вдясно. Нашият възглед за тези галактики се изкривява от тъмната материя, присъстваща в клъстера (представена като лилаво сияние).
Използвайки изображения като този от Хъбъл и други източници и сравнявайки степента на обективност с това как галактиките биха изглеждали нормално, астрономите са в процес на създаване на 3D карта на тъмната материя на Вселената.
14. По-близо до дома: Картиране на океанското дъно
Докато впечатляващ масив от технологии е насочен нагоре, за да се разшири нашето разбиране на Вселената отвъд, се предприемат също толкова интензивни изследвания, за да се попълнят пропуските в познанията ни за тази планета.
Само няколко десетилетия учените успяха да изработят точни карти на морското дъно и разнообразието от функции, открити там, започвайки от използването на военно разработен сонар след Втората световна война. Днес традиционният сонар се използва заедно с други техники, като например магнитното картографиране.
Това е една от възможностите на автономното подводно превозно средство Sentry (AUV). Докато предишните инструменти за магнитно изследване са били теглени зад кораби на повърхностно ниво, Sentry е проектиран да работи на 100 м над морското дъно, на дълбочина до 5 км. Тази близост, в комбинация със свръхчувствителния магнитометър, произвежда карти с морско дъно с безпрецедентни детайли.
Sentry се използва за картографиране на потенциални обекти за подводна обсерватория край бреговете на щата Вашингтон. Неговите сензори за околната среда също са били използвани за проучвания на разлива на масло Deepwater Horizon.
15. Гмуркане към дъното на света
Deepsea Challenger. Снимка: Mark Thiessen / National Geographic
На 26 март филмовият режисьор Джеймс Камерън направи история, като стана първият човек, който соло се гмурка в Challenger Deep, най-отдалечената зона на Марианския ров и най-дълбокото място на Земята (седем мили направо).
Камерън го направи в собствения си дълбоководен подводник, Deepsea Challenger, който беше построен в тайна през последните осем години. Въпреки че според съобщенията той не е виждал много по време на седемчасовото гмуркане, неговият екип се завърна без него няколко дни по-късно и заснема изображението вдясно, което изобразява Deepsea Challenger и е взето от безпилотния спътник „дълбоководна земя,”Чиято стръв вероятно е отговорна за привличането на съществото, видяно на изображението.
За забавна референтна рамка за това колко дълбоко говорим, вижте тази графика. На 35, 756 фута, Challenger Deep е по-дълбок от високия Еверест, с измината миля. Това е по-далеч от дълбочината, на която „ако пробиете дупка в резервоар SCUBA под налягане, вместо въздух да изтича навън, навлиза вода.“Напред по-дълбоко от мястото, където се бият гигантски калмари и сперматозоиди, и повече от два пъти по-дълбоко от това мястото за почивка на "Титаник", което Камерън посети през 1995 година.
В ход са и други проекти за проектиране и конструиране на плавателни съдове, които могат да пътуват до самото дъно на океана, най-вече DeepFlight Challenger на Virgin Group. Може би възможността за пакетна сделка за суборбитален полет с Virgin Galactic и пътуване надолу по Мариана с Virgin Oceanic не е толкова далеч.
16. От какво е направено всичко
От карти с везни безкрайно големи, до тези безкрайно малки. Големият адронов колайдер, представен онлайн през 2008 г. като най-големият ускорител на частици в света, се стреми да докаже съществуването на хипотезираната, но все още незабелязана частица на бозона на Хигс.
Всичко е свързано. Тъмната материя, която представлява 83% от Вселената, е съставена от субатомна частица, за която едва може да се теоретизира. Електрон в орбита около атом в тялото ви може едновременно да бъде в орбита около центъра на галактиката.
Ако разгледаме този списък и помислим докъде стигна технологията дори през последните 10 години, е невъзможно да се предскажат разкритията на следващите 10.
