Věda
Každý rok získáváme o něco lepší pochopení povahy vesmíru a našeho místa v něm.
Pro většinu z nás je technologie mapování, kterou denně používáme, omezena na GPS jednotky namontované na přístrojové desky.
Žádná neúcta - před 10 lety jsme byli závislí na tištěných silničních atlasech, abychom se dostali tam, kam jdeme; Špičková technologie znamenala v Mapquestu nalezení trasy a následné vytištění stránek.
Ale jak to čtete, stovky týmů vědců pracují s mnohem složitějšími technologiemi, aby zmapovali vše od dalekého dosahu vesmíru až po nekonečně malé částice v něm. Před několika týdny astronomové používající observatoř ALMA, která je stále ve výstavbě (na obrázku výše), učinili hlavní objev o nedalekém systému Fomalhaut - v podstatě to, že pravděpodobně obsahuje spoustu planet Země.
Následuje seznam podobně významných objevů o složení a uspořádání našeho vesmíru a popis nejnovějších technologií v astronomii, fyzice částic a mořské vědy, které je umožnily.
1. Příští generace: James Webb Space Telescope
Hubbleův a Spitzerův vesmírný dalekohled to houpají 22 a 9 let. Jsou zodpovědní za vytváření neuvěřitelných hlubokých snímků, se kterými jsme všichni dobře obeznámeni, z nichž některé jsou uvedeny níže. Ale Spitzer již vyčerpal své zásoby kapalného hélia, které jsou potřebné pro jeho primární operace, a Hubble by měl trvat pouze další dva roky. James Webb je jejich nástupcem.
S různými fázemi výstavby v 17 zemích je vesmírný dalekohled James Webb naplánován na dokončení v roce 2018. Jeho design obsahuje 18 zlatých potahovaných hexagonálních zrcadel, které budou zaostřovat světlo ze vzdálených cílových zdrojů a zachytit viditelné a infračervené záření s vysokým rozlišením snímky. Teoreticky to znamená, že bude schopen vidět nejvzdálenější objekty ve vesmíru, jako jsou první hvězdy a galaxie, které se tvoří po Velkém třesku.
Na obrázku nahoře „Inženýr NASA Ernie Wright se dívá na to, jak je připraveno prvních šest letů připravených primárními zrcadlovými segmenty James Webb Space Telescope, aby zahájily závěrečné kryogenní testování v Marshall Space Flight Center v Huntsville v AL.“Funkčnost musí být testována v podmínkách podobné těm, které zažily na cílové oběžné dráze Jamese Webba, 930 000 mil přímo.
2. Mapování naší galaxie
V některých očividných ohledech je Mléčná dráha galaxií, kterou známe nejlépe. Všechny jeho základní prvky jsou mnohem, mnohem blíže k Zemi než jejich protějšky v cizích galaxiích. Ale pokud jde o pochopení celkového tvaru a složení Mléčné dráhy, úkol byl vždy obtížný - přesně proto, že máme pravdu v jeho hustotě.
Teprve v roce 1785 to astronomové dělali počítáním jednotlivých hvězd, jak je vidět ze Země, a vykreslením je na hrubou galaktickou mapu. Pozdnější, skutečné průlomy přišly pozorováním jiných galaxií a uvědomením si, že většinou odpovídají jednomu ze tří hlavních strukturních typů. Mléčná dráha byla určena jako spirální odrůda s tlustou tyčinkou protínající její centrální vydutí.
Zavedení rádiových dalekohledů v polovině 20. století umožnilo astronomům měřit výstup vodíku v různých sektorech galaxie, což vedlo k přesnějšímu mapování spirálních ramen a zamlženého středu. Jak je vidět na obrázku vpravo, naše slunce se nachází v Orionově rameni. Když vidíte Mléčnou dráhu v noci, díváte se okrajově a dovnitř skrz Střelce, Scutum-Crux a Norma Arms k hustému galaktickému jádru.
3. Bližší pohled na střed Mléčné dráhy
Současná zjevení o naší galaxii přicházejí s laskavým svolením Hubbleova a Spitzerova kosmického dalekohledu. Infračervený kompozit výše kombinuje obrázky z každé technologie a vytváří nejpodrobnější snímek, který byl kdy zachycen v této oblasti vesmíru. Rozměry zde vložené fotografie jsou 900 × 349 pixelů, ale představují plochu 300 × 115 světelných let.
Bylo známo, že galaktické centrum zahrnuje tři velké shluky hmotných hvězd, ale tento obrázek ukazuje mnohem více gigantických jedinců rozmístěných za hranice shluků. Obecně se také uznává, že se v této centrální oblasti někde skrývá supermasivní černá díra. Hubbleovi bylo vytvořeno 144 orbitů Země a 2300 expozic, aby se vytvořila výše uvedená mozaika s vysokým rozlišením.
4. Hubbleův kosmický dalekohled
Toto je část technologie zodpovědná za všechny pěkné vesmírné fotografie. Kinda vypadá jako plechovka s nějakou fólií omotanou kolem jednoho konce. Nebo opravdu drahé burrito.
Stavba Hubbleova modelu trvalo 11 let a byla zahájena v roce 1990. Jen několik týdnů od svého poslání se ukázalo, že měření primárního zrcadla dalekohledu byla vypnuta - 2, 2 mikrometry. Naštěstí byl Hubble navržen tak, aby vyhovoval servisu na oběžné dráze. V roce 1993 byla osádkou Endeavoru nainstalována korekční optika, čímž se přístroj dostal na původní konstrukční standardy. Fotografie nahoře byla pořízena během poslední naplánované servisní mise v roce 2009.
Pokud jde o pokrok dosažený ve vědeckém i laickém porozumění vesmíru, je Hubbleův kosmický dalekohled bezpochyby nejvýznamnější mapovací technologií, jakou kdy byla použita.
5. Jde Ultra Deep
Mezi hlavní úspěchy Hubble patří tento průzkum - složený z 800 expozic pořízených za 11 dní, zaměřených na jinak „prázdný“kousek oblohy v souhvězdí Fornax.
Každý ze světelných bodů viditelných ve výstřelu Hubble Ultra Deep Field je velmi vzdálená galaxie. Jejich světlo, jak je vidět na obrázku vpravo, putovalo 13 miliard let, než dopadlo na Hubbleovy senzory a vytvořilo tento obrázek. To znamená, že při pohledu na to pozorujete vesmír, protože to bylo jen 400-800 miliónů let po Velkém třesku.
Na obrázku je 10 000 galaxií. Zobrazuje oblast oblohy jen 1/10 průměru průměru úplňku při pohledu ze Země. Nemusíte dělat matematiku, aby vám to vyhodilo mysl.
Udělejte si laskavost a kliknutím ji rozbalte.
6. Měření rychlosti expanze vesmíru
Hubble nám nejen poskytl nejhlubší obraz vesmíru, jaký byl kdy zaznamenán, a pomohl astronomům přesněji určit věk vesmíru, ale také hrál klíčovou roli v tom, jak měříme rychlost expanze vesmíru.
Od práce Edwina Hubbla na konci dvacátých let jsme věděli, že vesmír se rozšiřuje - vzdálenost mezi každým objektem ve vesmíru se zvyšuje. Míra tohoto nárůstu však byla až donedávna zpochybňována. V posledních několika letech vedla data z Hubbleova teleskopu z astronomických objektů, jako jsou supernovy (jako je Krabí mlhovina, na obrázku výše, zbytky hvězdného výbuchu, ke kterému došlo v roce 1054 nl), dramaticky přesnější měření matematického konstantu Hubble Constant. reprezentace míry expanze.
Jinými slovy, data z Hubbleu vytvářejí podrobnější mapy našeho vesmíru a pomáhají nám pochopit, jak se tyto mapy neustále mění.
7. Observatoře v horní části Havaje
Až na 13 796 stop na vrcholku Mauna Kea na velkém ostrově Havaj sedí tato sbírka mezinárodně vlastněných observatoří. Je to hlavní místo pro hvězdářství, protože vlhkost v oblasti je obecně nízká a jakákoli vodní pára, která se většinou nachází v oblacích pod vrcholem. Populární turistická činnost se stala před východem slunce.
Celkem existuje 13 dalekohledů, včetně dvojice Keck, dvou z největších optických dalekohledů na světě. Vědci používají observatoře ke zmapování všeho, od nově objevených satelitů na oběžné dráze kolem Jupiteru, přes rysy našeho slunce, až po galaxie „z temného věku“. Také vytvořili širokoúhlé zoomovatelné obrazy oblohy.
8. Studium galaktického souseda
Stejně jako u Mléčné dráhy, naše chápání dalších blízkých galaxií je neustále rozvíjeno novými technologiemi. Na obrázku vlevo je malá oblast Velkého Magellanova mračna (LMC), třetí nejbližší galaxie k naší vlastní ve vzdálenosti asi 160 000 světelných let.
Konkrétně je zde představena mlhovina Tarantula. Toto je největší a nejaktivnější region produkující hvězdy v našem galaktickém sousedství, díky čemuž astronomové sledují, jak se hvězdy formují, vyvíjejí a nakonec umírají, což je neuvěřitelně zářivé a neuvěřitelné. Některé ze světlých modrých hvězd jsou největší dosud zaznamenané s hmotností více než 100krát větší než sluneční.
LMC byl viditelný jako nejasně jasný zákal ranných astronomů - odtud „terminologická“cloudová”terminologie. Teprve až do Hubbleova tělesa jsme dokázali vyřešit pevné shluky jako mlhovina Tarantula jako jednotlivé hvězdy a přesně vidět, co se děje v této galaxii bohaté na jevy.
9. Kosmické záření a vývoj vesmíru
Většina mapování vesmíru, která probíhá, se neprovádí ve spektru viditelného světla a nemusí nutně vést k atraktivním nebo přístupným obrazům.
Planck Satellite, spuštěný ESA v roce 2009, měří pozadí kosmického mikrovlnného záření (CMB) - typ záření, které proniká do vesmíru a je považováno za vázané na události, ke kterým došlo během velkého třesku a těsně po něm. Po přečtení CMB celého nebe má Planck za cíl odpovědět na velké otázky: „Jak vznikl vesmír, jak se vyvinul do stavu, který dnes pozorujeme, a jak se bude vyvíjet v budoucnosti?“
10. Hledání planet podobných Zemi
Keplerská mise NASA, která používá obíhající Keplerův dalekohled, má uvedený účel objevovat blízké planety podobné Zemi, čímž poskytuje přesnější odhad toho, kolik takových planet může existovat v Mléčné dráze.
Aby byla planeta „podobná Zemi“, musí mít velikost podobnou té naší - velké planety jsou očividně snazší najít, ale jsou složeny z plynu (jako Saturn a Jupiter) na rozdíl od pevných materiálů. Navíc, a co je nejdůležitější, planeta musí obíhat uvnitř „obyvatelné zóny“své hvězdy, s povrchovými teplotami, které by umožňovaly přítomnost tekuté vody.
Na konci roku 2011 bylo vyhlášeno potvrzení první takové planety, Kepler-22b, a mise již identifikovala přes 2 000 dalších kandidátských planet. Vědci nyní věří, že do 30 světelných let od nás pravděpodobně existuje asi 100 planet podobných Zemi.
11. Plán místního vesmíru
Mapa galaxií na vzdálenost 380 milionů světelných let. Obrázek: Harvard-Smithsonian centrum pro astrofyziku
Deset let snímání oblohy prováděných pozemními dalekohledy průzkumu 2MASS Redshift Survey (2MRS) vedlo v roce 2010 k dosud nejúplnější mapě našeho místního vesmíru. 3D obrázek nahoře vykresluje 43 000 galaxií, přičemž jejich vzdálenost od nás představuje barvy v klíči vpravo dole.
Je trochu složitější, když se na to díváme 3D. Z Gizmodo: „Byly zaznamenány 3D souřadnice každé galaxie, takže surová data mohla být potenciálně použita k vytvoření realistického 3D modelu vesmíru. Házejte nějakou holografickou technologii a máte něco přímo od Star Treku. “
12. Propojení jednotlivých dalekohledů do výkonných polí
27 samostatných rádiových antén velmi velkého pole v Novém Mexiku, z nichž každá je obklopena parabolou o průměru 82 stop, spolupracuje, aby účinně vytvořila jednu masivní observatoř s průměrem 22 mil. VLA je plně funkční od roku 1980 a významná aktualizace hardwaru dokončená v loňském roce zvýšila technické kapacity o faktor 8 000. Zařízení bylo přejmenováno, aby odráželo toto významné zlepšení (nové jméno je Karl G. Jansky Very Large Array).
Během let VLA mapovala super-vzdálené kvasary a pulsary, studovala černé díry a hvězdné systémy produkující planety a sledovala pohyb plynného vodíku ve středu naší galaxie. Není zapojen - bez ohledu na to, co jste viděli Jodieho Fostera v kontaktu - při hledání mimozemského života.
13. Důkazy o existenci temné hmoty
Současné teorie tvrdí, že více než 80% hmoty ve vesmíru není jako věci, s nimiž každý den interagujeme nebo které pozorujeme. Tato všudypřítomná záležitost je „temná“a žádná z technologií v tomto seznamu ji nelze přímo pozorovat.
Místo toho musí astronomové měřit účinky temné hmoty na galaxie a další pozorovatelné jevy. Jeden takový efekt se nazývá gravitační čočka, ke které dochází, když je světlo vzdálených objektů ohnuto kolem masivního objektu (v tomto případě obrovské množství tmavé hmoty) gravitací tohoto objektu a dívá se na nás na Zemi, jako kdyby procházející zakřiveným kouskem skla.
To se děje na obrázku Galaxy Cluster Abell 1689 vpravo. Náš pohled na tyto galaxie je zdeformován tmavou hmotou přítomnou v kupě (představovanou jako fialová záře).
Použitím obrázků, jako je tento, z Hubbleova a dalších zdrojů, a porovnáním stupně čočky s tím, jak by se galaxie objevovaly normálně, astronomové vytvářejí 3D mapu temné hmoty vesmíru.
14. Bližší k domovu: Mapování dna oceánu
Zatímco působivá řada technologií směřuje vzhůru k dalšímu pochopení vesmíru za hranicemi, provádí se stejně intenzivní výzkum, aby zaplnil mezery v našich znalostech této planety.
Vědci dokázali vyrobit přesné mapy mořského dna a rozmanité rysy, které se zde objevují, teprve několik desetiletí, počínaje vojensky vyvinutým sonarem po druhé světové válce. Dnes, tradiční sonar je používán ve spojení s jinými technikami, takový jako magnetické mapování.
To je jedna z možností autonomního podvodního vozidla Sentry (AUV). Zatímco však předchozí magnetické průzkumné přístroje byly taženy za lodě na úrovni povrchu, Sentry je navržena tak, aby pracovala 100 metrů nad mořem, v hloubkách až 5 km. Tato blízkost v kombinaci s velmi citlivým magnetometrem vytváří mapy mořského dna nebývalých detailů.
Sentry byl použit k mapování potenciálních míst pro podvodní observatoř u pobřeží státu Washington. Jeho environmentální senzory byly také použity při průzkumech ropné skvrny Deepwater Horizon.
15. Potápění na dno světa
Deepsea Challenger. Fotografie: Mark Thiessen / National Geographic
26. března filmový režisér James Cameron vytvořil historii tím, že se stal prvním člověkem, který se sólově ponořil do Challenger Deep, nejodlehlejší oblasti Mariany Trench a nejhlubšího místa na Zemi (sedm mil přímo dolů).
Cameron to provedl ve svém vlastním hlubinném ponorném moři, Deepsea Challenger, který byl za posledních osm let postaven v tajnosti. Zatímco údajně během sedmihodinového ponoru mnoho neviděl, jeho tým se o několik dní později bez něj vrátil a zachytil snímek vpravo, který zobrazuje Deepsea Challenger a byl pořízen bezpilotním společníkem „hlubokomořským landerem“, “Jehož návnada je pravděpodobně zodpovědná za přilákání stvoření viděného na obrázku.
Chcete-li si představit, jak hluboko mluvíme, podívejte se na tuto grafiku. Na 35 756 stopách je Challenger Deep hlubší, než je Everest vysoký, s kilometrem navíc. To je mnohem dále, než je hloubka, ve které: „Pokud střílíte díru v tlakové nádrži SCUBA, místo toho, aby vzduch proudil ven, voda se vrhla dovnitř.“Cesta hlouběji, než kde bojují obří olihně a spermie velryb, a více než dvakrát tak hluboká jako místo odpočinku Titanicu, které Cameron navštívil v roce 1995.
Probíhají další projekty na navrhování a stavbu plavidel, která mohou cestovat až na dno oceánu, zejména DeepFlight Challenger společnosti Virgin Group. Možná, že možnost dohody o suborbitálním letu s Virgin Galactic a výlet dolů Marianou s Virgin Oceanic není tak daleko.
16. Z čeho je vše vyrobeno
Od map s měřítkem nekonečně velkým až po ty nekonečně malé. The Large Hadron Collider, uvedený na trh v roce 2008 jako největší urychlovač částic na světě, se snaží prokázat existenci předpokládané, ale dosud nepozorované Higgsovy bosonové částice.
Je to všechno propojené. Temná hmota, která tvoří 83% vesmíru, je složena ze subatomické částice, kterou lze jen stěží teoretizovat. Elektron na oběžné dráze kolem atomu ve vašem těle by mohl být současně na oběžné dráze kolem středu galaxie.
Při pohledu na tento seznam a při přemýšlení o tom, jak daleko technologie dosáhla dokonce za posledních 10 let, není možné předpovědět odhalení dalších 10.
