Znanost
Svake godine stičemo malo bolje razumijevanje prirode svemira i našeg mjesta u njemu.
ZA većinu nas tehnologija mapiranja koju svakodnevno koristimo ograničena je na GPS-jedinice ugrađene u crticu.
Nema nepoštenja - mislim, prije samo 10 godina ovisili smo o putnim atlasima koji su tek kopirani da bismo stigli kamo idemo; najsavremenija je značila pronalaženje rute u Mapquestu, a zatim ispis stranica.
No dok ovo čitate, stotine znanstvenika rade s znatno složenijim tehnologijama kako bi preslikali sve, od dalekog dosega svemira do najnebrojnijih sitnih čestica unutar njega. Prije samo nekoliko tjedana astronomi koji su koristili još uvijek nedovršenu promatračnicu ALMA (na slici gore) napravili su veliko otkriće o obližnjem sustavu Fomalhaut - u osnovi, da on vjerojatno sadrži gomilu planeta veličine Zemlje.
Slijedi popis sličnih važnih otkrića o sastavu i rasporedu našeg svemira te opisi najnovijih tehnologija astronomije, fizike čestica i znanosti o moru koje su ih omogućile.
1. Sljedeća generacija: James Webb svemirski teleskop
Svemirski teleskopi Hubble i Spitzer raketiraju ga već 22 godine. Odgovorni su za proizvodnju nevjerojatnih slika iz dubokog svemira koje smo već dobro upoznali, a neke od njih su navedene u nastavku. Ali Spitzer je već iscrpio rezerve tekućeg helija, potrebne za njegove primarne operacije, a Hubble će trajati samo još dvije godine. James Webb njihov je nasljednik.
S različitim fazama izgradnje u 17 zemalja planiran je završetak 2018. svemirskog teleskopa James Webb. Njegov dizajn sadrži 18 šesterokutnih ogledala sa zlatnim presvlakom, koja će usmjeriti svjetlost iz udaljenih ciljnih izvora i snimiti vidljive i infracrvene visoke rezolucije slike. Teoretski, to znači da će moći vidjeti najudaljenije objekte u svemiru, poput prvih zvijezda i galaksija koje se formiraju nakon Velikog praska.
Na gornjoj slici "NASA-in inženjer Ernie Wright izgleda kao prvi šest spremnih za let primarni zrcalni teleskop James Webb svemirskog teleskopa spreman za početak konačnih kriogenetskih ispitivanja u NASA-inom centru za svemirske letjelice Marshall u Huntsvilleu, AL." Funkcionalnost se mora testirati u uvjetima slično onima koje je doživjela unutar ciljne orbite Jamesa Webba, ravno 930.000 milja.
2. Kartiranje naše galaksije
Na neki očit način, Mliječni put je galaksija koju najbolje poznajemo. Svi njegovi sastavni elementi su mnogo, mnogo bliži Zemlji od svojih kolega u stranim galaksijama. Ali kada je u pitanju razumijevanje cjelokupnog oblika i sastava Mliječnog puta, zadatak je uvijek bio težak - upravo zato što smo u pravu u toj gužvi.
Tek 1785. astronomi su to učinili brojeći pojedine zvijezde gledane sa Zemlje i crtajući ih na sirovoj galaktičkoj karti. Kasnije su pravi proboji nastali promatranjem drugih galaksija i shvativši da su one uglavnom u skladu s jednim od tri glavna strukturna tipa. Mliječni put je utvrđen da ima spiralnu raznolikost, s debelim šipkama koje dijele njegovu središnju izbočinu.
Uvođenje radio-teleskopa sredinom 20. stoljeća omogućilo je astronomima da izmjere količinu vodika u različitim sektorima galaksije, što je dovelo do točnijeg preslikavanja spiralnih krakova i zabranjenog središta. Kao što je prikazano na slici desno, naše sunce nalazi se u Orionovoj ruci. Kad vidite Mliječni put noću, gledate rubovima prema unutra kroz Strijelca, Scutum-Cruxa i Norma Arms prema gustom galaktičkom jezgru.
3. Pažljiviji pogled na središte Mliječnog puta
Suvremena otkrića o našoj galaksiji pružaju ljubaznost Svemirskih teleskopa Hubble i Spitzer. Infracrveni kompozit gore kombinira slike iz svake tehnologije kako bi stvorio najcrnjeniju sliku ikad zabilježenu u ovom prostoru prostora. Iako su dimenzije ovdje ugrađene fotografije 900 × 349 piksela, one predstavljaju površinu veličine 300 × 115 svjetlosnih godina.
Poznato je da se galaktičko središte sastoji od tri velika grozda ogromnih zvijezda, ali ova slika prikazuje mnogo više gigantskih jedinki raspoređenih izvan granica klastera. Također je općenito prihvaćeno da se supermasivna crna rupa skriva negdje u središnjoj regiji. Bilo je potrebno Hubbleu za 144 orbite Zemlje i 2300 izlaganja da bi se stvorio gornji mozaik visoke rezolucije.
4. Hubble svemirski teleskop
Ovo je dio tehnologije odgovoran za sve lijepe svemirske slike. Nekako izgleda poput limenke s folijom omotanom na jednom kraju. Ili stvarno skup burrito.
Hubbleu je trebalo 11 godina za izgradnju, a lansiran je 1990. Samo nekoliko tjedana nakon njegove misije postalo je očito da su mjerenja primarnog ogledala teleskopa isključena - za 2, 2 mikrometra. Srećom, Hubble je dizajniran za prihvat u servisu u orbiti. 1993. godine posada Endeavour-a ugradila je korektivnu optiku, čime je instrument doveo do izvornih dizajnerskih standarda. Gornja fotografija snimljena je za vrijeme zadnjeg zakazanog servisiranja u 2009. godini.
Što se tiče napredka u znanstvenom i laičkom razumijevanju svemira, Hubble svemirski teleskop je bez sumnje najznačajnija tehnologija mapiranja ikad korištena.
5. Ide ultra ultra duboko
Među glavnim postignućima Hubblea je ovo istraživanje - sastav od 800 ekspozicija snimljenih tijekom 11 dana, usmjerenih na inače „prazan“dio neba unutar zviježđa Fornax.
Svaka svjetlosna točka vidljiva na snimku Hubble Ultra dubokog polja galaksija je vrlo, vrlo daleko. Njihovo svjetlo koje se vidi na slici s desne strane putovalo je 13 milijardi godina prije nego što je utjecalo na Hubbleove senzore i stvorilo tu sliku. To znači, gledajući ovo, promatrate svemir kao što je bilo samo 400-800 milijuna godina nakon Velikog praska.
Na slici je 10 000 galaksija. Prikazuje područje neba samo 1/10 promjera punog mjeseca kao što se vidi sa Zemlje. Ne trebate činiti matematiku da biste to razbuktali.
Učinite sebi uslugu i kliknite da biste je proširili.
6. Mjerenje brzine širenja svemira
Ne samo što nam je Hubble dao najdublju sliku svemira ikad zabilježenu, pomažući astronomima da preciznije odrede dob svemira, on je također odigrao ključnu ulogu u načinu mjerenja brzine širenja svemira.
Otkako je Edwin Hubble djelovao kasnih 1920-ih, znali smo da se svemir širi - udaljenost između svakog objekta u svemiru se povećava. Stopa ovog povećanja, međutim, osporavana je tek donedavno. U posljednjih nekoliko godina, podaci Hubble teleskopa iz astronomskih objekata poput supernova (poput rakove maglice, na slici iznad, ostaci zvjezdaste eksplozije koja se dogodila 1054. g.) Doveli su do dramatičnije preciznih mjerenja Hubble Constant, matematičkih reprezentacija stope ekspanzije.
Drugim riječima, podaci iz Hubblea stvaraju detaljnije karte našeg svemira i pomažu nam da razumijemo kako se te karte neprestano mijenjaju.
7. Opservatoriji na vrhu Havaja
Gore u 13 796 metara na samitu Mauna Kea na Velikom otoku Havaji nalazi se ova zbirka opservatorija u međunarodnom vlasništvu. To je idealno mjesto za zvjezdane prikaze, jer je vlaga u tom području uglavnom niska, a kakva vodena para tamo uglavnom visi u oblacima ispod vrha. Posjet objektu prije izlaska postao je popularna turistička aktivnost.
Ukupno ima 13 teleskopa, uključujući Keck par, dva najveća optička teleskopa na svijetu. Istraživači koriste opservatoriju kako bi nacrtali sve, od novootkrivenih satelita u orbiti oko Jupitera, do obilježja našeg sunca, do galaksija "iz mračnog doba". Također su stvorili slike neba koje se mogu uvećati.
8. Proučavanje galaktičkog susjeda
Kao i kod Mliječnog puta, naše razumijevanje drugih obližnjih galaksija stalno se napreduje novim tehnologijama. Na lijevoj slici je malo područje Velikog magelanskog oblaka (LMC), treća najbliža naša galaksija na udaljenosti od oko 160 000 svjetlosnih godina.
Konkretno, ovdje je izložena maglica Tarantula. Ovo je najveće i najaktivnije područje zvijezda koje se stvaraju u našem galaktičkom susjedstvu, što ga čini nevjerojatno blistavim i nevjerojatnim zanimanjem za astronome dok proučavaju kako se zvijezde formiraju, razvijaju i na kraju umiru. Neke od prikazanih svijetloplavih zvijezda najveće su dosad zabilježene, mase preko 100 puta veće od sunčevih.
LMC je bio vidljiv kao maglovito svijetla izmaglica ranim astronomima - otuda i terminologija "oblaka". Tek kad je Hubble uspio riješiti uske nakupine poput magline Tarantula kao pojedine zvijezde i vidjeti točno što se događa u ovoj galaksiji bogatoj pojavama.
9. Kozmičko zračenje i evolucija svemira
Većina mapiranja svemira koja se odvija nije izvršena unutar spektra vidljive svjetlosti i ne mora nužno rezultirati atraktivnim ili dostupnim slikama.
Planckov satelit, koji je 2009. godine pokrenuo ESA, mjeri kozmičku mikrovalnu pozadinu (CMB) - vrstu zračenja koja prožima svemir i smatra se da je vezana za događaje koji su se dogodili tijekom i neposredno nakon Velikog praska. Promatrajući CMB čitanja čitavog neba, Planck ima za cilj odgovoriti na velika pitanja: "kako je započeo Svemir, kako se razvijao u stanje koje danas promatramo i kako će se razvijati u budućnosti?"
10. Potraga za planetima sličnim Zemlji
NASA-ina misija Kepler, koja koristi orbitirajući teleskop Kepler, ima za cilj otkrivanje planeta sličnih Zemlji, pružajući tako precizniju procjenu koliko takvih planeta može postojati unutar Mliječnog puta.
Da bi bio "nalik Zemlji", planet mora imati veličinu sličnu našoj - velike planete očito je lakše uočiti, ali su sastavljene od plina (poput Saturna i Jupitera) za razliku od čvrstih materijala. Uz to, i što je najvažnije, planet mora orbitirati unutar "nastanjive zone" svoje zvijezde, s površinskim temperaturama koje bi omogućile prisustvo tekuće vode.
Krajem 2011. godine objavljena je potvrda prvog takvog planeta, Kepler-22b, a misija je već identificirala više od 2.000 drugih planeta kandidata. Znanstvenici sada vjeruju da unutar 30 svjetlosnih godina od nas vjerojatno postoji oko 100 planeta sličnih Zemlji.
11. Plan lokalnog svemira
Karta galaksija na udaljenosti od 380 milijuna svjetlosnih godina. Slika: Harvard-Smithsonian centar za astrofiziku
Deset godina skeniranja neba provedeno zemaljskim teleskopima 2MASS Redshift Survey (2MRS) rezultiralo je 2010. godine najcjelovitijom zemljovidom našeg lokalnog svemira do sada. 3D slika iznad crta 43.000 galaksija, a njihova udaljenost od nas predstavljena je bojama u ključu u gornjem desnom kutu.
Malo je škakljivo vidjeti 3D-stvar ovdje gledajući. Iz Gizmodoa: „Zabilježene su 3D koordinate svake galaksije kako bi se sirovi podaci potencijalno mogli upotrijebiti za izgradnju realističnog 3D modela svemira. Bacite nešto holografskom tehnologijom i imate nešto ravno iz Star Trek-a."
12. Povezivanje pojedinih teleskopa u moćne nizove
27 zasebnih radio antena vrlo velikog niza u Novom Meksiku, svaka okružena tanjurom promjera 82 metra, zajedno rade na tome da učinkovito stvore jednu ogromnu opservatorsku antenu promjera 22 milje. VLA u potpunosti djeluje od 1980. godine, a značajna nadogradnja hardvera dovršena prošle godine povećala je njegove tehničke kapacitete za faktor 8000. Objekt je preimenovan kako bi odražavao ovo značajno poboljšanje (novo ime je Karl G. Jansky vrlo velika lepeza).
Tijekom godina, VLA je crtala super udaljene kvazare i pulsare, proučavala crne rupe i zvijezdane sustave koji proizvode planete i pratila kretanje plinova vodika u središtu naše galaksije. Nije uključena - bez obzira na to što ste vidjeli Jodie Foster kako radi u kontaktu - u potrazi za izvanzemaljskim životom.
13. Dokaz za postojanje tamne materije
Postojeće teorije tvrde da više od 80% materije u svemiru nije poput stvari s kojom svakodnevno komuniciramo ili promatramo. Ova je sveprisutna materija "mračna", i nije je moguće izravno primijetiti nijedna tehnologija na ovom popisu.
Umjesto toga, astronomi moraju mjeriti učinke tamne materije na galaksije i druge promatrane pojave. Jedan takav efekt naziva se gravitacijsko leće, koje se događa kada se svjetlost udaljenih objekata savija oko ogromnog predmeta (u ovom slučaju ogromne količine tamne materije) gravitacijom tog predmeta, gledajući nas na Zemlju kao da je prolazeći kroz zakrivljeni komad stakla.
To se događa na slici Galaxy Cluster Abell 1689 s desne strane. Naš pogled na ove galaksije iskrivljava tamna tvar prisutna u grozdu (predstavljena kao ljubičasti sjaj).
Koristeći slike poput ove iz Hubblea i drugih izvora i uspoređujući stupanj leće s načinom na koji bi se galaksije normalno pojavljivale, astronomi su u procesu kreiranja 3D mape tamne materije u svemiru.
14. Bliži se dom: Kartiranje dna oceana
Iako je impresivna lepeza tehnologije usmjerena prema gore kako bi se poboljšalo naše razumijevanje svemira izvan njega, poduzimaju se jednako intenzivna istraživanja kako bi se popunili nedostaci u našem znanju o ovoj planeti.
Tek nekoliko desetljeća znanstvenici su uspjeli izraditi točne karte morskog dna i različitih svojstava koja su tamo pronađena, počevši od korištenja vojno sonara nakon Drugog svjetskog rata. Danas se tradicionalni sonar koristi u kombinaciji s drugim tehnikama, poput magnetskog mapiranja.
To je jedna od mogućnosti autonomnog podvodnog vozila Sentry (AUV). Međutim, dok su se prethodni instrumenti magnetske izmjere vukli iza brodova na površini, Sentry je dizajniran tako da djeluje 100 m iznad morskog dna, na dubinama do 5 km. Ova blizina, u kombinaciji sa super osjetljivim magnetometrom, stvara karte morskog dna bez presedana.
Sentry je korišten za mapiranje potencijalnih nalazišta podvodnog opservatorija uz obalu države Washington. Njegovi ekološki senzori također su korišteni tijekom ispitivanja izlijevanja nafte Deepwater Horizon.
15. Ronjenje na dno svijeta
Deepsea Challenger. Foto: Mark Thiessen / National Geographic
26. ožujka, režiser filma James Cameron napravio je povijest tako što je postao prva osoba koja je solo ronila na Challenger Deep, najudaljenije područje Mariana Rova i najdublje mjesto na Zemlji (sedam milja ravno dolje).
Cameron je to učinio unutar vlastitog podmorja dubokog mora, Deepsea Challenger, koje je građeno u tajnosti tijekom posljednjih osam godina. Iako navodno nije vidio mnogo tijekom sedmočasovnog ronjenja, njegov se tim vratio bez njega nekoliko dana kasnije i snimio sliku s desne strane, koja prikazuje Deepsea Challenger, a snimio ga je bespilotni suputnik dubokomorska zemlja,”Čiji je mamac vjerojatno odgovoran za privlačenje stvorenja koje se vidi na slici.
Za zabavan referentni okvir o tome koliko duboko pričamo pogledajte ovu grafiku. Challenger Deep je visok 35 metara i više je dubok nego što je Everest visok, prijeđenih milja. To je daleko veća od dubine na kojoj, „ako otvorite rupu u spremniku SCUBA pod pritiskom, umjesto da zrak istječe van, voda prodire unutra.“Duboko dublje od mjesta na kojem se bore divovske lignje i kitovi i više nego dvostruko dublje počivalište Titanika, koji je Cameron posjetio 1995. godine.
U tijeku su drugi projekti dizajniranja i izgradnje plovila koja mogu putovati do samog dna oceana, ponajviše DeepFlight Challenger tvrtke Virgin Group. Možda mogućnost paketa o suborbitalnom letu s Virgin Galacticom i putovanju niz Mariana s Virgin Oceanic nije tako daleko.
16. Od čega je sve napravljeno
Od karata s beskonačno velikim skalama, do onih beskonačno malih. Veliki hadronski sudarač, predstavljen putem interneta 2008. godine kao najveći svjetski akcelerator čestica, želi dokazati postojanje hipotezirane, ali još uvijek nevidljive Higgsove čestice bozona.
Sve je povezano. Tamna materija, koja čini 83% svemira, sastoji se od subatomske čestice o kojoj se teško može teoretizirati. Jedan elektron u orbiti oko atoma u vašem tijelu mogao bi istovremeno biti u orbiti oko središta galaksije.
Promatrajući ovaj popis i razmišljajući koliko je tehnologija stigla čak u posljednjih 10 godina, nemoguće je predvidjeti otkrića sljedećih 10.
