Ştiinţă
În fiecare an, obținem o mai bună înțelegere a naturii universului și a locului nostru în el.
PENTRU MAI MARE SUA, tehnologia de mapare pe care o folosim zilnic este limitată la unitățile GPS montate pe liniuță.
Fără lipsă de respect - Adică, în urmă cu doar 10 ani depindeam de atlasele rutiere, pentru a ajunge acolo unde mergem; de ultimă oră însemna căutarea rutelor în Mapquest și apoi tipărirea paginilor.
Dar, pe măsură ce citiți acest lucru, sute de echipe de oameni de știință lucrează cu tehnologii mult mai complexe pentru a cartografia totul, de la îndepărtatele universului până la cele mai infinitim particule mici din el. Cu doar câteva săptămâni în urmă, astronomii care foloseau observația ALMA încă în curs de construcție (ilustrată mai sus) au făcut o descoperire majoră despre sistemul Fomalhaut din apropiere - practic, că conține o grămadă de planete de dimensiuni terestre.
Ceea ce urmează este o listă a descoperirilor la fel de momente despre machiajul și aspectul universului nostru și descrierile celor mai noi tehnologii în astronomie, fizica particulelor și științele marine care le-au făcut posibile.
1. Următoarea generație: Telescopul spațial James Webb
Telescoapele spațiale Hubble și Spitzer o balansează de 22, respectiv 9 ani. Sunt responsabili pentru producerea imaginilor incredibile în spațiu profund, cu care suntem cu toții familiari, dintre care unele sunt incluse mai jos. Dar Spitzer și-a epuizat deja rezervele de heliu lichid, necesare pentru operațiunile sale primare, iar Hubble va dura doar alți doi ani. James Webb este succesorul lor.
Cu diferite faze de construcție în curs de desfășurare în 17 țări, Telescopul spațial James Webb este programat să fie finalizat în 2018. Proiectarea sa prezintă 18 oglinzi hexagonale acoperite cu aur, care vor concentra lumina din surse țintă super-îndepărtate și vor capta rezerve înalte vizibile și infraroșii. imagini. În teorie, acest lucru înseamnă că va putea vedea cele mai îndepărtate obiecte din univers, cum ar fi primele stele și galaxii care se vor forma în urma Big Bang-ului.
În imaginea de mai sus, „inginerul NASA, Ernie Wright, arată ca primele șase segmente de oglindă ale James Telb, telescopului spațial, sunt pregătite pentru a începe testarea criogenică finală la Marshall Space Flight Center de la NASA din Huntsville, AL.” Funcționalitatea trebuie testată în condiții similar cu cele experimentate pe orbita țintă a lui James Webb, la 930.000 de mile în sus.
2. Cartografierea galaxiei noastre
În unele moduri evidente, Calea Lactee este galaxia pe care o cunoaștem cel mai bine. Toate elementele sale constitutive sunt mult, mult mai apropiate de Pământ decât omologii lor din galaxiile străine. Dar când vine vorba de a înțelege forma generală și machiajul Căii Lactee, sarcina a fost întotdeauna dificilă - tocmai pentru că avem dreptate.
Încă din 1785, astronomii au făcut acest lucru prin numărarea stelelor individuale văzute de pe Pământ și trasarea lor pe o hartă galactică brută. Mai târziu, adevăratele descoperiri au venit din observarea altor galaxii și realizarea că acestea se conformează în cea mai mare parte unuia dintre cele trei tipuri structurale principale. Calea Lactee a fost determinată să fie din varietatea spirală, cu o bară groasă care-și legătura pe balta centrală.
Introducerea radiotelescoapelor la jumătatea secolului XX a permis astronomilor să măsoare puterea de hidrogen din diverse sectoare ale galaxiei, ceea ce duce la o cartografiere mai precisă a brațelor spiralate și a centrului împiedicat. După cum se arată în graficul din dreapta, soarele nostru este situat în brațul Orion. Când vezi Calea Lactee noaptea, te uiți la margine și spre interior prin Săgetător, Scutum-Crux și Norma Arms spre densul nucleu galactic.
3. O privire mai atentă spre centrul Căii Lactee
Dezvăluiri contemporane despre galaxia noastră vin prin amploarea Telescopilor spațiale Hubble și Spitzer. Complexul infraroșu de mai sus combină imagini de la fiecare tehnologie pentru a crea cea mai detaliată imagine captată vreodată din această regiune a spațiului. În timp ce dimensiunile fotografiei încorporate aici sunt 900 × 349 pixeli, acestea reprezintă o suprafață de 300 × 115 ani-lumină.
Se știa că centrul galactic cuprinde trei mari grupuri de stele masive, dar această imagine arată o mulțime de indivizi gigantici distribuiți mult peste granițele clusterelor. De asemenea, în general este acceptat faptul că o gaură neagră supermasivă se ascunde undeva în această regiune centrală. A fost nevoie de Hubble 144 de orbite ale Pământului și 2.300 de expuneri pentru a genera mozaicul de înaltă rez.
4. Telescopul spațial Hubble
Aceasta este tehnologia responsabilă pentru toate imaginile destul de spațiale. Kinda arată ca o cutie de staniu cu niște folii înfășurate în jurul unui capăt. Sau un burrito cu adevărat scump.
Hubble a luat 11 ani pentru a fi construit și a fost lansat în 1990. La doar câteva săptămâni de la misiunea sa, a devenit evident că măsurătorile oglinzii principale a telescopului au fost oprite - cu 2, 2 micrometri. Din fericire, Hubble a fost proiectat pentru a găzdui serviciile pe orbită. În 1993, optica corectivă a fost instalată de echipajul Endeavour, aducând instrumentul la standardele originale de proiectare. Fotografia de mai sus a fost realizată în timpul unei misiuni de deservire finală programate în 2009.
În ceea ce privește progresele realizate atât în înțelegerile științifice, cât și laice ale universului, Telescopul spațial Hubble este fără îndoială cea mai semnificativă tehnologie de mapare folosită vreodată.
5. Mergând Ultra adânc
Printre realizările majore ale lui Hubble se numără acest sondaj - un compus de 800 de expuneri efectuate în 11 zile, direcționate către o felie de cer altfel „goală” din constelația Fornax.
Fiecare dintre punctele de lumină vizibile în filmarea Hubble Ultra Deep Field este o galaxie foarte, foarte departe. Lumina lor, așa cum se vede în imaginea din dreapta, a călătorit timp de 13 miliarde de ani înainte de a afecta senzorii Hubble și de a crea această imagine. Asta înseamnă că, uitându-te la asta, observi universul întrucât a fost la 400-800 de milioane de ani după Big Bang.
În imagine sunt 10.000 de galaxii. Afișează o zonă a cerului la doar 1/10 din diametrul lunii pline așa cum se vede de pe Pământ. Nu trebuie să faci matematica pentru ca să-ți explodezi mintea.
Faceți-vă o favoare și dați clic pentru a o extinde.
6. Măsurarea vitezei de expansiune a universului
Nu numai că Hubble ne-a oferit cea mai profundă imagine a universului înregistrat vreodată, ajutându-i pe astronomi să determine mai exact vârsta universului, dar a jucat un rol cheie în modul în care măsurăm rata de expansiune a universului.
De la activitatea lui Edwin Hubble la sfârșitul anilor 1920, am știut că universul se extinde - distanța dintre fiecare obiect din univers crește. Cu toate acestea, rata acestei creșteri a fost contestată. În ultimii câțiva ani, datele Telescopului Hubble din obiecte astronomice precum supernovele (cum ar fi Nebula Crabului, ilustrată mai sus, rămășițele unei explozii stelare care a avut loc în 1054 d. Hr.) au dus la măsurări dramatic mai exacte ale constantei Hubble, cea matematică reprezentarea ratei de expansiune.
Cu alte cuvinte, datele de la Hubble creează atât hărți mai detaliate ale universului nostru, cât și ne ajută să înțelegem cum aceste hărți se schimbă constant.
7. Observatorii din vârful Hawaii
La 13796ft pe vârful Mauna Kea de pe Insula Mare din Hawaii se află această colecție de observatorii deținute internațional. Este un loc excelent pentru stargazing, întrucât umiditatea din zonă este în general scăzută și orice vapori de apă există în cea mai mare parte atârnă în nori sub vârf. O vizită înainte de răsărit la instalație a devenit o activitate turistică populară.
În total, există 13 telescoape, inclusiv perechea Keck, două dintre cele mai mari telescoape optice din lume. Cercetătorii folosesc observatoarele pentru a diagrama totul, de la sateliți recent descoperiți pe orbită în jurul lui Jupiter, la trăsăturile soarelui nostru, la galaxii „din veacurile întunecate”. Au creat, de asemenea, imagini zoomabile cu câmp larg.
8. Studierea unui vecin galactic
La fel ca în Calea Lactee, înțelegerea noastră despre alte galaxii din apropiere este în permanență avansată de noile tehnologii. Imaginea din stânga este o regiune mică a Marelui Magellanic Cloud (LMC), a treia cea mai apropiată galaxie de la noi, la o distanță de aproximativ 160.000 de ani-lumină.
Mai exact, Nebula Tarantula este prezentată aici. Aceasta este cea mai mare și mai activă regiune producătoare de stele din cartierul nostru galactic, ceea ce o face incredibil de luminoasă și de un interes incredibil pentru astronomi, în timp ce studiază modul în care stelele se formează, evoluează și, în cele din urmă, mor. Unele dintre stelele albastre strălucitoare prezentate sunt cele mai mari și înregistrate, cu mase de peste 100 de ori mai mari decât cele ale soarelui.
LMC a fost vizibilă ca o fosă vag strălucitoare pentru astronomii timpurii - de aici terminologia „norului”. Cu toate acestea, abia până la Hubble, am reușit să rezolvăm clustere strânse precum Nebula Tarantula ca stele individuale și să vedem exact ce se întâmplă în această galaxie bogată în fenomene.
9. Radiația cosmică și evoluția universului
Majoritatea mapării universului care are loc nu se realizează în spectrul luminii vizibile și nu rezultă neapărat în imagini atractive sau accesibile.
Satelitul Planck, lansat în 2009 de ESA, măsoară fundalul microundelor cosmice (CMB) - un tip de radiație care pătrunde în univers și se crede că este legat de evenimentele petrecute în timpul și chiar după Big Bang. Luând citirile CMB ale întregului cer, Planck are ca obiectiv să răspundă marilor întrebări: „cum a început Universul, cum a evoluat la starea pe care o observăm astăzi și cum va evolua în viitor?”
10. Căutarea planetelor asemănătoare Pământului
Misiunea Kepler a NASA, care utilizează telescopul Kepler orbitant, are scopul declarat de a descoperi planete similare Pământului din apropiere, oferind astfel o estimare mai exactă pentru cât de multe astfel de planete pot exista pe Calea Lactee.
Pentru a fi „asemănător Pământului”, o planetă trebuie să aibă o dimensiune similară cu a noastră - planetele mari sunt evident mai ușor de observat, dar sunt compuse din gaz (precum Saturn și Jupiter), spre deosebire de materiale solide. În plus, și cel mai important, planeta trebuie să orbiteze în „zona locuibilă” a stelei sale, cu temperaturi de suprafață care să permită prezența apei lichide.
La sfârșitul anului 2011, a fost anunțată confirmarea primei astfel de planete, Kepler-22b, iar misiunea a identificat deja peste 2.000 de alte planete candidate. Oamenii de știință cred acum că există probabil aproximativ 100 de planete asemănătoare Pământului în termen de 30 de ani-lumină dintre noi.
11. O foaie de parcurs a universului local
O hartă a galaxiilor la o distanță de 380 de milioane de ani-lumină. Imagine: Centrul pentru Astrofizică Harvard-Smithsonian
Zece ani de scanare a cerului efectuate de telescoape la sol din 2MASS Redshift Survey (2MRS) au rezultat, în 2010, pe harta cea mai completă a universului nostru local de până acum. Imaginea 3D de mai sus ilustrează 43.000 de galaxii, cu distanța lor față de noi reprezentată de culorile din cheia din dreapta jos.
Este un pic dificil să-l privești pe 3D aici. De la Gizmodo: „Coordonatele 3D ale fiecărei galaxii au fost înregistrate, astfel încât datele brute ar putea fi utilizate pentru a construi un model 3D realist al universului. Aruncă o tehnologie holografică și ai ceva direct de la Star Trek."
12. Legarea telescoapelor individuale în tablouri puternice
Cele 27 antene de radio separate ale Foarte Mari Array din New Mexico, fiecare înconjurate de o farfurie cu diametrul de 82 de metri, lucrează în concert pentru a crea eficient o antenă de observare masivă cu un diametru de 22 de mile. VLA funcționează complet din 1980, iar o actualizare semnificativă a hardware-ului finalizată anul trecut și-a mărit capacitățile tehnice cu un factor de 8.000. Facilitatea a fost redenumită pentru a reflecta această îmbunătățire semnificativă (noul nume este Karl G. Jansky Very Large Array).
De-a lungul anilor, VLA a cartografiat quasarele și pulsarsele extrem de îndepărtate, a studiat găurile negre și sistemele stelare producătoare de planete și a urmărit mișcarea gazului de hidrogen în centrul galaxiei noastre. Nu este implicat - indiferent de ceea ce l-ai văzut pe Jodie Foster făcând în Contact - în căutarea vieții extraterestre.
13. Dovada existenței materiei întunecate
Teoriile actuale susțin că mai mult de 80% din materia din univers nu sunt ca lucrurile cu care interacționăm sau observăm în fiecare zi. Această problemă omniprezentă este „întunecată” și nu poate fi observată direct de niciuna dintre tehnologiile din această listă.
În schimb, astronomii trebuie să măsoare efectele materiei întunecate asupra galaxiilor și a altor fenomene observabile. Un astfel de efect se numește lentila gravitațională, care apare atunci când lumina obiectelor îndepărtate este îndoită în jurul unui obiect masiv (în acest caz, o cantitate uriașă de materie întunecată) de gravitatea acelui obiect, privindu-ne pe Pământ ca și cum ar fi trecând printr-o bucată de sticlă curbă.
Acest lucru se întâmplă în imaginea Galaxy Cluster Abell 1689 din dreapta. Opinia noastră despre aceste galaxii este distorsionată de materia întunecată prezentă în cluster (reprezentată ca strălucirea purpurii).
Folosind astfel de imagini de la Hubble și din alte surse și comparând gradul de lentilare cu modul în care galaxiile ar apărea normal, astronomii sunt în proces de a crea o hartă 3D a materiei întunecate a universului.
14. Mai aproape de casă: Maparea fundului oceanului
În timp ce o gamă impresionantă de tehnologie este îndreptată în sus pentru a înțelege mai mult universul de dincolo, se efectuează cercetări la fel de intense pentru a completa golurile din cunoștințele noastre despre această planetă.
Au trecut doar câteva decenii când oamenii de știință au reușit să producă hărți exacte ale litoralului și varietatea de caracteristici găsite acolo, începând cu utilizarea sonarului dezvoltat militar post-al doilea război mondial. Astăzi, sonarul tradițional este folosit împreună cu alte tehnici, cum ar fi cartografierea magnetică.
Aceasta este una dintre capabilitățile vehiculului subacvatic autonom (Sentiment) subacvatic (AUV). Cu toate acestea, în timp ce instrumentele anterioare de sondare magnetică erau remorcate în spatele navelor la nivelul suprafeței, Sentry este proiectat să funcționeze la 100 de metri deasupra litoralului, la adâncimi de până la 5 km. Această apropiere, combinată cu magnetometrul său super-sensibil, produce hărți de fund cu detalii fără precedent.
Centrifuga a fost folosită pentru a cartografia siturile potențiale pentru un observator subacvatic în largul coastei statului Washington. Senzorii săi de mediu au fost, de asemenea, folosiți în timpul sondajelor de deversare a petrolului Deepwater Horizon.
15. Scufundare în fundul lumii
Deepsea Challenger. Foto: Mark Thiessen / National Geographic
Pe 26 martie, regizorul de film James Cameron a făcut istorie devenind prima persoană care a scufundat solo în Challenger Deep, cea mai îndepărtată zonă a tranșei Mariana și cel mai adânc loc de pe Pământ (șapte mile în jos).
Cameron a făcut-o în interiorul propriului submersibil al mării adânci, Deepsea Challenger, care a fost construit în secret în ultimii opt ani. În timp ce se pare că nu a văzut prea multe în timpul scufundării de șapte ore, echipa sa s-a întors fără el câteva zile mai târziu și a capturat imaginea din dreapta, care înfățișează Deepsea Challenger și a fost luată de către tovarășul fără echipaj „adânc de mare,”A cărei momeală este probabil responsabilă de atragerea creaturii văzute în imagine.
Pentru un cadru distractiv de referință despre cât de profund vorbim, consultați această grafică. La 35.756 de metri, Challenger Deep este mai adânc decât Everest este înalt, cu o distanță de mile de rezervă. Acesta este mult mai departe decât adâncimea la care, „dacă trageți o gaură într-un rezervor SCUBA sub presiune, în loc să se grăbească aerul, apa se grăbește”. Mult mai adânc decât în care luptele uriașe și balenele de spermă se luptă și mai mult de două ori mai adânc decât locul de odihnă al Titanicului, pe care Cameron l-a vizitat în 1995.
Alte proiecte sunt în derulare pentru proiectarea și construirea de nave care pot călători chiar în fundul oceanului, mai ales Virgin Group DeepFlight Challenger. Poate că posibilitatea unei tranzacții de pachet pentru un zbor suborbitor cu Virgin Galactic și o călătorie pe Mariana cu Virgin Oceanic nu este chiar atât de departe.
16. Din ce este făcut
De la hărți cu cântare infinit de mari, la cele infinitesimally mici. The Big Hadron Collider, introdus online în 2008 ca cel mai mare accelerator de particule din lume, încearcă să demonstreze existența particulei de boson Higgs ipotezate, dar încă neobservate.
Totul este conectat. Materia întunecată, care constituie 83% din univers, este compusă dintr-o particulă subatomică despre care abia se poate teoretiza. Un electron în orbită în jurul unui atom din corpul tău ar putea fi simultan în orbită în jurul centrului galaxiei.
Dacă te uiți la această listă și te gândești la cât de departe a ajuns tehnologia în ultimii 10 ani, este imposibil să prezici dezvăluirile următoarelor 10.
