Znanost
Vsako leto dobimo nekoliko boljše razumevanje narave vesolja in našega kraja v njem.
ZA NAJBOLJ NAS, je tehnologija kartiranja, ki jo uporabljamo vsakodnevno, omejena na črtno nameščene GPS enote.
Brez nespoštovanja - mislim, pred 10 leti smo bili odvisni od natisnjenih cestnih atlasov, da smo prišli tja, kamor gremo; najsodobnejše je pomenilo iskanje poti v Mapquestu in nato tiskanje s strani.
Toda, ko berete to, na stotine skupin znanstvenikov dela z veliko bolj zapletenimi tehnologijami, da preslikajo vse od daleč vesolja do najbolj neskončno majhnih delcev znotraj njega. Še pred nekaj tedni so astronomi, ki so uporabljali še vedno nedokončano gradnjo opazovalnega centra ALMA (na zgornji sliki), naredili veliko odkritje o bližnjem sistemu Fomalhaut - v bistvu, da verjetno vsebuje kopico planetov velikosti Zemlje.
Sledi seznam podobno pomembnih odkritij o sestavi in postavitvi našega vesolja ter opisi najnovejših tehnologij v astronomiji, fiziki delcev in morskih znanosti, ki so omogočile njihovo izvedbo.
1. Naslednja generacija: vesoljski teleskop James Webb
Vesoljski teleskopi Hubble in Spitzer se zibljeta že 22 let oziroma 9 let. Odgovorni so za izdelavo neverjetnih slik iz globokega vesolja, ki jih poznamo, nekatere pa so vključene spodaj. Toda Spitzer je že izčrpal rezerve tekočega helija, ki so potrebne za njegove primarne operacije, Hubble pa naj bi trajal le še dve leti. James Webb je njihov naslednik.
Z različnimi fazami gradnje v 17 državah naj bi bil vesoljski teleskop James Webb predviden za dokončanje leta 2018. Njegova zasnova ima 18 šesterokotnih ogledal, prevlečenih z zlatom, ki bodo usmerili svetlobo iz oddaljenih ciljnih virov in zajemali vidne in infrardeče visoke ločljivosti slike. Teoretično to pomeni, da bo mogoče videti najbolj oddaljene predmete v vesolju, na primer prve zvezde in galaksije, ki so nastale po velikem udaru.
Na zgornji sliki je "NASA-in inženir Ernie Wright videti kot prvi šest pripravljenih na letenje primarnih segmentov zrcalnega teleskopa James Webb, pripravljenih za začetek končnih kriogenih testiranj v Nasinem vesoljskem letalskem centru Marshall za vesoljske polete v Huntsvilleu, AL." Funkcionalnost je treba preizkusiti v pogojih podobno kot pri izkušeni v ciljni orbiti Jamesa Webba, 930.000 milj naravnost navzgor.
2. Kartiranje naše galaksije
Na nek očiten način je Mlečna pot galaksija, ki jo najbolje poznamo. Vsi njeni sestavni elementi so veliko, veliko bližje Zemlji kot njihovi kolegi v tujih galaksijah. Toda ko gre za razumevanje celotne oblike in likov Mlečne poti, je bila naloga vedno težka - ravno zato, ker smo ravno v njeni debelini.
Že leta 1785 so astronomi to storili tako, da so prešteli posamezne zvezde, vidne z Zemlje, in jih narisali na surovem galaktičnem zemljevidu. Kasneje so pravi preboji prišli zaradi opazovanja drugih galaksij in spoznanja, da so večinoma skladne z enim od treh glavnih strukturnih tipov. Mlečna pot je bila določena kot spiralna sorta z debelim drogom, ki je ločil njeno osrednjo izboklino.
Uvedba radijskih teleskopov sredi 20. stoletja je astronomom omogočila merjenje količine vodika v različnih sektorjih galaksije, kar je vodilo k natančnejšemu preslikavanju spiralnih ročic in zaklenjenega središča. Kot je prikazano na sliki desno, se naše sonce nahaja v Orionovi roki. Ko ponoči zagledate Mlečno pot, gledate robom in navznoter skozi Strelce, Scutum-Crux in Norma Arms proti gosto galaktično jedro.
3. Podrobnejši pogled na sredino Mlečne poti
Sodobna razkritja o naši galaksiji izvirajo iz vesoljskih teleskopov Hubble in Spitzer. Zgornji infrardeči kompozit združuje slike iz vsake tehnologije, da ustvari čim bolj podrobno sliko, zajeto v tem območju prostora. Medtem ko so dimenzije vdelane fotografije tukaj 900 × 349 slikovnih pik, predstavljajo velikost 300 × 115 svetlobnih let.
Znano je bilo, da galaktično središče obsega tri velike grozde masivnih zvezd, vendar ta slika prikazuje veliko več velikanskih posameznikov, razporejenih precej zunaj meja grozdov. Splošno sprejeto je tudi, da se nekje v tej osrednji regiji skriva supermasivna črna luknja. Za ustvarjanje visokoločljivega mozaika zgoraj je bilo potrebnih 144 orbitov Zemlje in 2.300 izpostavljenosti.
4. Hubble vesoljski teleskop
To je del tehnologije, ki je odgovoren za vse lepe slike v vesolju. Nekako je videti kot pločevinka za pločevinko z nekaj folije, ovita okoli enega konca. Ali pa res drag burrito.
Hubble je za izdelavo potreboval 11 let, lansiran pa je bil leta 1990. Že nekaj tednov po njegovem poslanstvu je postalo očitno, da meritve primarnega ogledala teleskopa niso bile več - za 2, 2 mikrometra. Na srečo je bil Hubble zasnovan tako, da omogoča vzdrževanje v orbiti. Leta 1993 je posadka podjetja Endeavour namestila korektivno optiko, s čimer je instrument dosegel originalne oblikovalske standarde. Zgoraj navedena fotografija je bila posneta med zadnjo napovedano servisno misijo leta 2009.
Glede na napredek znanstvenega in laičnega razumevanja vesolja je vesoljski teleskop Hubble nedvomno najpomembnejša tehnologija kartografiranja, ki je bila kdaj uporabljena.
5. Going Ultra Globoko
Med glavnimi dosežki Hubbleja je ta raziskava - sestavljena iz 800 osvetlitev, posnetih v 11 dneh, usmerjenih v sicer "prazno" rezino neba znotraj ozvezdja Fornax.
Vsaka svetlobna točka, vidna na posnetku Hubble Ultra Deep Field, je galaksija zelo, zelo oddaljena. Njihova svetloba, kot jo vidimo na sliki na desni, je prepotovala 13 milijard let, preden je vplivala na Hubblove senzorje in ustvarila to sliko. To pomeni, da s pogledom na to opazujete vesolje, saj je bilo samo 400-800 milijonov let po velikem udaru.
Na sliki je 10.000 galaksij. Prikaže območje neba le 1/10 premera polne lune, kot ga vidimo z Zemlje. Za to vam ni treba delati matematike.
Naredite si uslugo in kliknite za razširitev tega.
6. Merjenje hitrosti širjenja vesolja
Ne samo, da nam je Hubble dal najglobljo podobo vesolja, ki je bila kdajkoli zabeležena, zato je astronomom pomagal natančneje določiti starost vesolja, tudi je igral ključno vlogo pri merjenju stopnje širjenja vesolja.
Od dela Edwina Hubbleja v poznih dvajsetih letih prejšnjega stoletja smo vedeli, da se vesolje širi - razdalja med vsakim predmetom v vesolju se povečuje. Vendar je bila stopnja tega povečanja sporna šele pred kratkim. Podatki Hubblovega teleskopa v zadnjih nekaj letih iz astronomskih predmetov, kot so supernove (npr. Rakova meglica, na zgornji sliki ostanki zvezdne eksplozije, ki se je zgodila leta 1054), so privedli do dramatičnejših natančnih meritev konstante Hubble, matematičnih reprezentacija hitrosti širitve.
Z drugimi besedami, podatki s Hubbleja ustvarjajo podrobnejše karte našega vesolja in nam pomagajo razumeti, kako se ti zemljevidi nenehno spreminjajo.
7. Opazovalnice na vrhu Havajev
Zgoraj ob 13.796ft na vrhu Mauna Kea na Velikem otoku Havajev sedi ta zbirka opazovalnic v mednarodni lasti. To je glavno mesto za strganje, saj je vlaga na tem območju na splošno nizka in ne glede na vodno paro večinoma visi v oblakih pod vrhom. Obisk objekta pred sončnim vzhodom je postal priljubljena turistična dejavnost.
Skupaj je 13 teleskopov, vključno s parom Keck, dvema največjima optičnih teleskopov na svetu. Raziskovalci s pomočjo opazovalnic preslikajo vse, od na novo odkritih satelitov v orbiti okoli Jupitra, do značilnosti našega sonca, galaksij "iz temne dobe". Ustvarili so tudi slike neba s širokim poljem.
8. Študij galaktičnega soseda
Tako kot pri Mlečni poti tudi naše razumevanje drugih bližnjih galaksij nenehno napreduje z novimi tehnologijami. Na levi strani je majhno območje Velikega Magellanskega oblaka (LMC), tretje najbližje naše galaksije na razdalji približno 160.000 svetlobnih let.
Natančneje je tu prikazana meglica Tarantula. To je največje in najbolj aktivno območje, ki ustvarja zvezde v naši galaktični soseščini, zaradi česar se neverjetno svetijo in neverjetno zanimajo astronomi, ko preučujejo, kako se zvezde oblikujejo, razvijajo in na koncu umrejo. Nekatere prikazane svetlo modre zvezde so največje doslej zabeležene, z maso, več kot 100-krat večjo od sončne.
LMC je bil zgodnjim astronomom viden kot nejasna megla - od tod tudi terminologija "oblaka". Šele s Hubblom smo uspeli razrešiti tesne grozde, kot je meglica Tarantula, kot posamezne zvezde in natančno videti, kaj se dogaja v tej galaksiji, bogati s pojavi.
9. Kozmično sevanje in evolucija vesolja
Večina preslikav vesolja, ki se izvaja, ni narejena znotraj spektra vidne svetlobe in ne pomeni nujno privlačnih ali dostopnih slik.
Satelit Planck, ki ga je leta 2009 sprožil ESA, meri kozmično mikrovalovno ozadje (CMB) - vrsto sevanja, ki prežema vesolje in se domneva, da je vezano na dogodke, ki so se zgodili med velikim pokom in takoj po njem. Cilj Plancka je ob branju CMB celotnega neba odgovoriti na velika vprašanja: "kako se je vesolje začelo, kako se je razvilo do stanja, ki ga opazujemo danes, in kako se bo razvijalo v prihodnosti?"
10. Iskanje planetov, podobnih Zemlji
Nasina misija Kepler, ki uporablja orbitirajoči teleskop Kepler, ima določen namen odkrivati bližnje planete, podobne Zemlji, s čimer daje natančnejšo oceno, koliko takšnih planetov lahko obstaja v Mlečni poti.
Da bi bil planet podoben Zemlji, mora imeti planet velikost, kot je naša - velike planete je očitno lažje opaziti, vendar so sestavljeni iz plina (kot Saturn in Jupiter) v nasprotju s trdnimi materiali. Poleg tega je najpomembneje, da mora planet krožiti znotraj "območja bivanja" svoje zvezde s površinskimi temperaturami, ki bi omogočile prisotnost tekoče vode.
Konec leta 2011 je bila objavljena potrditev prvega takega planeta, Kepler-22b, misija pa je že identificirala več kot 2000 drugih planetov kandidatk. Znanstveniki zdaj verjamejo, da je verjetno v približno 30 svetlobnih letih približno 100 zemeljskih planetov.
11. Načrt lokalnega vesolja
Zemljevid galaksij na razdaljo 380 milijonov svetlobnih let. Slika: Harvard-Smithsonian Center za astrofiziko
Deset let skeniranja neba, ki so ga izvajali zemeljski teleskopi v anketi 2MASS Redshift Survey (2MRS), so leta 2010 postavili najbolj popoln zemljevid našega lokalnega vesolja doslej. 3D slika zgoraj nariše 43.000 galaksij, oddaljenost od nas pa je prikazana z barvami v ključu spodaj desno.
Malo je težavno, če si 3D-nost ogledate tukaj. Gizmodo: "Zabeležene so bile 3D koordinate vsake galaksije, da bi lahko surove podatke uporabili za izdelavo realističnega 3D modela vesolja. Vrzi se v neko holografsko tehnologijo in imaš nekaj naravnost iz Star Treka."
12. Povezava posameznih teleskopov v močne nize
27 ločenih radijskih anten zelo velikega niza v Mehiki, od katerih je vsaka obkrožena s premerom 82 čevljev, delujejo skladno in učinkovito ustvarjajo eno veliko opazovalno anteno s premerom 22 milj. VLA deluje v celoti od leta 1980, lani pa je obsežna nadgradnja strojne opreme povečala tehnične zmogljivosti za faktor 8000. Objekt je bil preimenovan, da odraža to pomembno izboljšanje (novo ime je Karl G. Jansky Very Large Array).
Skozi leta je VLA začrtala super oddaljene kvazarje in pulsarje, preučevala črne luknje in zvezdne sisteme, ki proizvajajo planete, in izsledila gibanje plina vodika v središču naše galaksije. V iskanje nezemeljskega življenja ni vključeno - ne glede na to, kaj ste videli Jodie Foster v stiku.
13. Dokazi za obstoj temne snovi
Trenutne teorije trdijo, da več kot 80% snovi v vesolju ni podobno tistemu, s čimer vsak dan komuniciramo ali opazujemo. Ta vseprisotna zadeva je temna, zato je nobena od tehnologij na tem seznamu ne more neposredno opaziti.
Namesto tega morajo astronomi izmeriti učinke temne snovi na galaksije in druge opazne pojave. Eden takšnih učinkov se imenuje gravitacijsko lečo, ki se pojavi, ko se svetloba oddaljenih predmetov upogne okoli ogromnega predmeta (v tem primeru ogromne količine temne snovi) zaradi gravitacije tega predmeta, ki gleda na nas na Zemljo, kot da bi skozi skozi ukrivljen kos stekla.
To se dogaja na sliki Galaxy Cluster Abell 1689 na desni. Naš pogled na te galaksije izkrivlja temna snov v grozdu (predstavljena kot vijolični sij).
Z uporabo podobnih slik iz Hubbleja in drugih virov in primerjavo stopnje leče s tem, kako bi se galaksije normalno pojavljale, astronomi pripravljajo 3D zemljevid temne snovi vesolja.
14. Bližje domu: Kartiranje oceanskega dna
Medtem ko je impresivna paleta tehnologije usmerjena navzgor za nadaljnje razumevanje vesolja onkraj, se izvajajo enako intenzivne raziskave, da bi zapolnili vrzeli v našem poznavanju tega planeta.
Šele nekaj desetletij so znanstveniki lahko izdelali natančne karte morskega dna in raznovrstnih značilnosti, ki so jih tam našli, začenši z uporabo vojaško razvitega sonarja po drugi svetovni vojni. Danes se tradicionalni sonar uporablja v povezavi z drugimi tehnikami, kot je magnetno kartiranje.
To je ena od zmožnosti avtonomnega podvodnega vozila Sentry (AUV). Medtem ko so se prejšnji instrumenti magnetnih pregledov vlekli za ladje na površini, je Sentry zasnovan tako, da deluje 100 m nad morskim dnom, na globinah do 5 km. Ta bližina v kombinaciji s super občutljivim magnetometrom izdeluje zemljevide morskega dna brez primere podrobnosti.
Sentry je bil uporabljen za načrtovanje potencialnih mest za podvodni observatorij ob obali zvezne države Washington. Njeni okoljski senzorji so bili uporabljeni tudi med raziskovanji razlitja nafte Deepwater Horizon.
15. Potapljanje na dno sveta
Deepsea Challenger. Foto: Mark Thiessen / National Geographic
26. marca se je režiser James Cameron podal v zgodovino in tako postal prva oseba, ki se je solo potapljala v Challenger Deep, najbolj oddaljeno območje Marianskega jarka in najgloblje mesto na Zemlji (sedem milj naravnost navzdol).
Cameron je to storil v svoji lastni globokomorski potopni napravi, Deepsea Challenger, ki je bila zgrajena v tajnosti v zadnjih osmih letih. Medtem ko menda med sedemurnim potopom ni videl veliko, se je njegova ekipa nekaj dni pozneje vrnila brez njega in posnela sliko na desni strani, na kateri je prikazan Deepsea Challenger, posneto osebo pa je odnesel brezpotja. Katerih vaba je verjetno odgovorna za privabljanje bitja, videnega na sliki.
Za zabaven referenčni okvir o tem, kako globoko govorimo, si oglejte to grafiko. Challenger Deep je s 35.756 čevljev globlji, kot je visok Everest, ki mu je na voljo kilometrina. To je tako daleč od globine, na kateri "če izstreliš luknjo v rezervoarju SCUBA pod tlakom, namesto da zrak izteka, voda teče vanjo." Pot globlje kot tam, kjer se borijo orjaški lignji in kitovi, in več kot dvakrat globja od njih počivališče Titanika, ki ga je leta 1995 obiskal Cameron.
V teku so drugi projekti za načrtovanje in konstrukcijo plovil, ki lahko potujejo na dno oceana, predvsem DeepFlight Challenger Virgin Group. Mogoče možnost paketnega dogovora o suborbitalnem letu z Virgin Galactic in potovanju po Mariani z Virgin Oceanic ni tako daleč.
16. Iz česa vse je narejena
Od zemljevidov z lestvicami neskončno velikimi, do tistih neskončno majhnih. Veliki hadronski trkalnik, ki je bil na spletu predstavljen leta 2008 kot največji pospeševalec delcev na svetu, skuša dokazati obstoj hipotetiziranega, a še vedno neopaženega Higgsovega bosonskega delca.
Vse je povezano. Temna snov, ki predstavlja 83% vesolja, je sestavljena iz subatomskih delcev, o katerih je komaj mogoče teoretizirati. Elektrona v orbiti okoli atoma v vašem telesu bi lahko bila hkrati v orbiti okoli središča galaksije.
Če pogledamo ta seznam in razmišljamo o tem, kako daleč je tehnologija prišla celo v zadnjih 10 letih, je nemogoče napovedati razkritja naslednjih 10.
