Sterrekunde

Grense van ruimteteleskoop?

Grense van ruimteteleskoop?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Kyk ons ​​na hierdie video wat die "volgende generasie" ruimteteleskoop beskryf, lyk dit asof die grootste spieël ~ 6 meter in deursnee sal wees.

Teoreties, as 'n teleskoop in die ruimte gebou is in plaas daarvan om dit vooraf te vervaardig, en die spieël nie 'n paar meter was nie, maar 'n paar kilometer, (en watter ander belangrike aspekte van 'n ruimteteleskoop ook al, wat 'n beginner soos ek geen idee het nie) , vermenigvuldig dit met 'n paar ordes), sou dit voordele bied wat eweredig is aan die grootteverskil?


Ja, natuurlik! Die opvoering van enige teleskoop hang af van die deursnee daarvan. 'N Groter instrument versamel nie net meer lig nie, maar bied ook 'n beter resolusie as 'n kleiner instrument. Die resolusie limiet word bereken uit:

$ R_ {arcsec} = {1.22 lambda meer as D_ {mm}} $

terwyl die beperkte grootte bereken word uit

$ L_ {mag} = 2.5 + 5 log D_ {mm} $

Ek veronderstel daar is uiteindelik perke aan $ R_ {boogsek} $, maar ek het nog nooit daarvan gehoor nie. Wat die beperking van grootte betref, aangesien dit 'n logaritmiese formule is, groei dit baie stadig soos $ D_ {mm} $ toeneem, maar 'n groter teleskoop is steeds 'n wins.

Die hele ding is om te balanseer $ R_ {boogsek} $, $ L_ {mag} $, en $$$, natuurlik!


Grense van ruimteteleskoop? - Sterrekunde

Soos met enige groot teleskoop op die grond, sal HST dikwels op die perke van sy prestasievermoë gebruik word. Die werklike werkverrigting sal eers bepaal word sodra HST in 'n baan is, maar gedetailleerde modellering gebaseer op die spieël-, struktuur- en beheerstelselkenmerke gee 'n redelike beoordeling van die verwagte prestasie. Die doel van hierdie referaat is om (1) geselekteerde beeldkenmerke wat vir HST verwag word, (2) prestasieperke vir geselekteerde instrumenteienskappe aan te bied, en (3) voorbeelde van waarnemings waarvoor die prestasieperke benader word. Onder die opgemerkte beeldkenmerke is puntverspreidingsfunksies, omringte energiekurwes en beelddiameters vir geselekteerde golflengtes. Die prestasiebeperkings wat bespreek word, sluit in die verwagte beperkte grootte en resolusie van nabypuntbronne as 'n funksie van golflengte, elk vir geselekteerde kamera-fokusverhoudings en pixeldimensies. Voorbeelde van waarnemings wat bespreek word, sluit in 'n binêre waarin een komponent flou is en die waarneembaarheid van 'n enkele ligster op groot afstande.


Ruimte-sterrekunde op die perke van tegnologie

Spitzer-beeld wat die Tarantula-newel in twee golflengtes van infrarooi lig aandui - rooi streke dui aan dat veral warm gas voorkom en blou is interstellêre stof, soortgelyk aan die as van steenkool of houtvure op aarde.

Die Spitzer-ruimteteleskoop is die laaste missie in die NASA se Great Observatories-program, 'n gesin van vier ruimte-gebaseerde teleskope, wat elkeen ontwerp is om die heelal in 'n ander golfband waar te neem. Spitzer is in 2003 van stapel gestuur en nadat sy ontwerpleeftyd met 14 jaar oorskry is, is dit in Januarie 2020 afgetree. Die teleskoop wat in die infrarooi waargeneem is en die eerste vyf-en-'n-half jaar waargeneem het, was naby aan absolute nul in wat bekend geword het as 'koue missie'. Die 'warm missie', wat begin het toe die vloeibare heliumvoorraad uitgeput is, is op 30 Kelvin (ongeveer -243C) uitgevoer. Scott Tennant, programbestuurder by Ball Aerospace in Colorado, VSA, het aan al vier die NASA se Great Observatories - Hubble, Compton, Chandra en Spitzer - gewerk, wat hom 'n redelik unieke perspektief op ruimtewetenskap gee. ROOM se Amerikaanse redakteur, Amanda Miller, verken sy ingenieursagtergrond en die belangrikste tegnologieë van die Spitzer-ruimteteleskoop.

U loopbaan by Ball Aerospace dateer uit die vroeë dae van ruimteteleskope en u het u tot die programprogrambestuurder gewerk. Kan u ons 'n bietjie meer vertel oor u vroeëre werk aan ruimteteleskope?

My eerste werk by Ball, in die middel 1980's, was op die infrarooi astronomiese satelliet (IRAS), 'n vroeë infrarooi sterrewag en 'n soort voorloper vir Spitzer. Ons het geweet dat ons die detektor van die teleskoop moes afkoel, sodat ons die baie swak infrarooi seine kon opspoor, maar ons kon dit destyds nie so koud kry as nou met supervloeiende helium nie. Na IRAS het ek gewerk aan die Cosmic Background Explorer (COBE), wat nog 'n kleiner, ruimtetuig van die padvinder was.

Om voort te gaan met die lees van hierdie premium artikel, teken nou in vir onbeperkte toegang tot alle aanlyn-inhoud


Ons het nou die grense van die Hubble-ruimteteleskoop bereik

Die Hubble-ruimteteleskoop, soos voorgestel tydens sy laaste en laaste diensmissie. Die enigste manier waarop dit. [+] kan self wys, is van die interne draai-toestelle wat dit moontlik maak om sy oriëntasie te verander en 'n stabiele posisie te hou. Maar wat dit kan sien, word bepaal deur die beperkings op instrumente, spieëls en ontwerp. Dit het die uiteindelike perke bereik om verder te gaan, ons sal 'n beter teleskoop nodig hê.

Die Hubble-ruimteteleskoop het die mensdom ons diepste sienings oor die heelal ooit gegee. Dit het dowwer, jonger, minder ontwikkelde en verre sterre, sterrestelsels en sterrestelsels as enige ander sterrewag aan die lig gebring. Meer as 29 jaar na die bekendstelling daarvan is Hubble steeds die grootste instrument om die verste uithoeke van die heelal te verken. Waar astrofisiese voorwerpe sterlig uitstraal, is geen sterrewag beter toegerus om dit te bestudeer as Hubble nie.

Maar daar is beperkings aan wat enige sterrewag kan sien, selfs Hubble. Dit word beperk deur die grootte van sy spieël, die kwaliteit van sy instrumente, die temperatuur en golflengte, en die mees universele beperkende faktor wat inherent is aan enige astronomiese waarneming: tyd. Oor die afgelope paar jaar het Hubble van die grootste beelde wat die mensdom nog ooit gesien het, vrygestel. Maar dit is onwaarskynlik dat dit ooit beter sal gaan as dit sy absolute limiet bereik het. Hier is die verhaal.

Die Hubble-ruimteteleskoop (links) is ons grootste vlagskip-sterrewag in die geskiedenis van die astrofisika, maar. [+] is baie kleiner en minder kragtig as die komende James Webb (middel). Van die vier voorgestelde vlagskipmissies vir die 2030's is LUVOIR (regs) verreweg die mees ambisieuse. Deur die heelal te ondersoek na flouer voorwerpe, hoër resolusie en oor 'n wyer verskeidenheid golflengtes, kan ons ons begrip van die kosmos op ongekende maniere verbeter.

Vanaf sy ligging in die ruimte, ongeveer 540 kilometer (336 mi) hoër, het die Hubble-ruimteteleskoop 'n enorme voordeel bo die teleskope op die grond: dit hoef nie met die aarde se atmosfeer te worstel nie. Die bewegende deeltjies waaruit die Aarde se atmosfeer bestaan, bied 'n onstuimige medium wat die pad van enige inkomende lig verdraai, terwyl dit terselfdertyd molekules bevat wat voorkom dat sekere golflengtes van die lig daardeur beweeg.

Terwyl teleskope op die grond destyds nie beter as 0,5-1,0 boogsekondes kon wees nie, waar 1 boogsekonde 1 / 3600ste graad is, het Hubble - sodra die fout met sy hoofspieël reggestel is - onmiddellik resolusies tot die teoretiese weergawe gelewer. diffraksie limiet vir 'n teleskoop van sy grootte: 0,05 boogsekondes. Ons siening van die heelal was byna onmiddellik skerper as ooit tevore.

Hierdie saamgestelde beeld van 'n gebied van die verre heelal (links bo) gebruik opties (regs bo) en. [+] naby-infrarooi (links onder) data van Hubble, tesame met ver-infrarooi (regs onder) data van Spitzer. Die Spitzer-ruimteteleskoop is byna net so groot soos Hubble: meer as 'n derde van sy deursnee, maar die golflengtes wat dit ondersoek, is soveel langer dat die resolusie daarvan veel slegter is. Die resolusie bepaal die aantal golflengtes wat oor die deursnee van die primêre spieël pas.

Skerpte, of resolusie, is een van die belangrikste faktore om te ontdek wat daar in die verre heelal is. Maar daar is drie ander wat net so noodsaaklik is:

  • die hoeveelheid ligversamelingskrag wat u het om die vaagste voorwerpe moontlik te sien,
  • die gesigsveld van u teleskoop, sodat u 'n groter aantal voorwerpe kan waarneem,
  • en die golflengte waartoe u kan toets, aangesien die waargenome lig se golflengte afhang van die afstand van die voorwerp tot u.

Hubble is miskien wonderlik by al hierdie dinge, maar dit het ook fundamentele perke vir al vier.

As jy na 'n gebied aan die hemel kyk met 'n instrument soos die Hubble-ruimteteleskoop, is jy dit nie. [+] kyk bloot na die lig van verre voorwerpe soos toe die lig uitstraal, maar ook omdat die lig beïnvloed word deur al die tussenliggende materiaal en die uitbreiding van die ruimte wat dit tydens sy reis ervaar. Alhoewel Hubble ons tot dusver verder teruggevoer het as enige ander sterrewag, is daar fundamentele perke daaraan en redes waarom dit nie in staat is om verder te gaan nie.

NASA, ESA en Z. Levay, F. Summers (STScI)

Die resolusie van enige teleskoop word bepaal deur die aantal golflengtes van die lig wat oor die primêre spieël kan pas. Hubble se spieël van 2,4 meter (7,9 voet) stel dit in staat om die breukbeperkte resolusie van 0,05 boogsekondes te verkry. Dit is so goed dat die sterkste teleskope van die aarde, dikwels meer as vier keer so groot en toegerus met die modernste aanpasbare optiese stelsels, die afgelope paar jaar kon meeding.

Om die oplossing van Hubble te verbeter, is daar eintlik net twee opsies beskikbaar:

  1. gebruik korter golflengtes van die lig, sodat 'n groter aantal golflengtes oor 'n spieël van dieselfde grootte kan pas,
  2. of bou 'n groter teleskoop, wat ook 'n groter aantal golflengtes oor jou spieël kan laat pas.

Hubble se optika is ontwerp om ultravioletlig, sigbare lig en naby-infrarooi lig te sien, met sensitiwiteite wat wissel van ongeveer 100 nanometer tot 1,8 mikron in golflengte. Dit kan nie beter gaan met die huidige instrumente wat tydens die finale diensmissie in 2009 geïnstalleer is nie.

Hierdie beeld wys hoe Hubble dienswerk doen aan astronaute van Mission 4 op 'n Hubble-model onder die water by die. [+] Neutrale drijfvermogenlaboratorium in Houston onder die wakende oë van NASA-ingenieurs en veiligheidsduikers. Die finale diensmissie op Hubble is tien jaar gelede suksesvol voltooi, en Hubble het sedertdien nog nie sy toerusting of instrumente opgegradeer nie, en dit is nou besig om sy fundamentele beperkings teë te kom.

Krag vir ligversameling gaan bloot oor die versameling van meer en meer lig oor 'n langer tydperk, en Hubble is in daardie opsig verbysterend. Sonder die atmosfeer om mee te sukkel of die aarde se rotasie om oor bekommerd te wees, kan Hubble eenvoudig na 'n interessante plek in die lug wys, die kleur- / golflengtefilter toepas en waarneem. Hierdie waarnemings kan dan gestapel word - of bymekaar gevoeg word - om 'n diep, langblootstellingsbeeld te lewer.

Met behulp van hierdie tegniek kan ons die verre heelal sien tot ongekende dieptes en floutes. Die Hubble Deep Field was die eerste demonstrasie van hierdie tegniek, wat duisende sterrestelsels geopenbaar het in 'n gebied van die ruimte waar voorheen nul bekend was. Op die oomblik is die eXtreme Deep Field (XDF) die diepste ultraviolet-sigbare-infrarooi samestelling, wat ongeveer 5 500 sterrestelsels openbaar in 'n gebied wat net 1 / 32.000.000ste van die volle lug beslaan.

Die Hubble eXtreme Deep Field (XDF) het moontlik 'n lugstreek waargeneem wat net 1 / 32.000.000ste van die land was. [+] totaal, maar kon daarin slaag om maar liefst 5 500 sterrestelsels daarin te ontbloot: 'n geskatte 10% van die totale aantal sterrestelsels wat eintlik in hierdie plak met potlood-balk bevat. Die oorblywende 90% sterrestelsels is te flou of te rooi of te verduister vir Hubble om te verklap, en die waarneming vir langer tydperke sal hierdie probleem nie baie verbeter nie. Hubble het sy perke bereik.

HUDF09- en HXDF12-spanne / E. Siegel (verwerking)

Natuurlik het dit 23 dae geneem om die inligting wat in die XDF vervat is, in te samel. Om voorwerpe met die helfte van die helderheid te openbaar as die vaagste voorwerpe wat in die XDF gesien word, moet ons 'n totaal van 92 dae aanhou waarneem: vier keer so lank. Daar is 'n ernstige kompromie as ons dit sou doen, aangesien dit die teleskoop vir maande sou vasmaak en ons net 'n bietjie meer sou leer oor die verre heelal.

In plaas daarvan is 'n alternatiewe strategie om meer oor die verre heelal te leer, om 'n doelgerigte, wye veldarea aan die hemel te ondersoek. Individuele sterrestelsels en groter strukture, soos sterrestelsels, kan ondersoek word met diep, maar groot oppervlaktes, wat 'n geweldige mate van detail openbaar oor wat op die grootste afstande van almal voorkom. In plaas daarvan om ons waarnemingstyd te gebruik om dieper te gaan, kan ons steeds baie diep gaan, maar 'n baie wyer net gooi.

Dit hou ook geweldige koste in. Die diepste, breedste beeld van die heelal wat Hubble ooit saamgestel het, het meer as 250 dae teleskooptyd geneem en is byna 7.500 individuele blootstellings aanmekaar gesit. Alhoewel hierdie nuwe Hubble Legacy Field ideaal is vir ekstragalaktiese sterrekunde, openbaar dit steeds net 265,000 sterrestelsels oor 'n kleiner gebied as die volle maan.

Hubble is ontwerp om diep te gaan, maar nie om wyd te gaan nie. Sy gesigsveld is uiters smal, wat 'n groter en meer omvattende opname van die verre heelal alles behalwe onbelemmerd maak. Dit is werklik opmerklik hoe ver Hubble ons gevoer het ten opsigte van resolusie, diepte van die opname en gesigsveld, maar Hubble het waarlik sy limiet op daardie fronte bereik.

In die groot prentjie links oorheers die vele sterrestelsels van 'n massiewe groep genaamd MACS J1149 + 2223 die. [+] toneel. Gravitasie-lens deur die reuse-groep het die lig van die nuutgevonde sterrestelsel, bekend as MACS 1149-JD, ongeveer 15 keer verlig. Regs bo, wys 'n gedeeltelike inzoomen MACS 1149-JD in meer besonderhede, en 'n dieper zoom verskyn regs onder. Dit is korrek en strook met Algemene Relatiwiteit, en onafhanklik van hoe ons die ruimte visualiseer (of of ons dit visualiseer).

Laastens is daar ook die golflengtebeperkings. Sterre straal 'n wye verskeidenheid lig uit, vanaf die ultravioletlig deur die optiese en in die infrarooi. Dit is nie waarvoor Hubble ontwerp is nie: om te soek na lig van dieselfde verskeidenheid en golflengtes wat ons weet sterre uitstraal.

Maar ook dit is fundamenteel beperkend. U sien, as lig deur die heelal beweeg, brei die ruimte van die ruimte self uit. Dit veroorsaak dat die lig, selfs al word dit met intrinsiek kort golflengtes uitgestraal word, sy golflengte laat rek deur die uitbreiding van die ruimte. Teen die tyd dat dit by ons aankom, word dit herverskuif deur 'n spesifieke faktor wat bepaal word deur die uitbreidingstempo van die heelal en die afstand van die voorwerp tot ons.

Hubble se golflengte stel 'n fundamentele beperking in hoe ver ons kan sien: tot wanneer die heelal ongeveer 400 miljoen jaar oud is, maar nie vroeër nie.

Die verste sterrestelsel wat ooit in die bekende heelal ontdek is, GN-z11, het sy lig na ons toe gekom. [+] 13,4 miljard jaar gelede: toe die heelal net 3% was, was sy huidige ouderdom: 407 miljoen jaar oud. Maar daar is nog sterre sterrestelsels daar buite, en ons hoop almal dat die James Webb-ruimteteleskoop dit sal ontdek.

NASA, ESA en G. Bacon (STScI)

Die verste sterrestelsel wat ooit deur Hubble ontdek is, GN-z11, is reg aan hierdie limiet. Dit word ontdek in een van die diepveldbeelde en het alles denkbaar.

  • Dit is waargeneem in al die verskillende golflengtes waartoe Hubble in staat is, met slegs die ultraviolet-uitgestraalde lig wat verskyn in die langste golflengte infrarooi filters wat Hubble kan meet.
  • Dit is swaartekragtig deur 'n nabygeleë sterrestelsel vergroot, wat die helderheid daarvan vergroot om dit bo Hubble se natuurlik beperkende flouheidsdrempel te verhoog.
  • Dit is toevallig langs 'n siglyn wat op 'n vroeë tyd 'n hoë (en statisties onwaarskynlike) vlak van stervorming ervaar het, wat 'n duidelike weg bied vir die uitgestraalde lig om saam te beweeg sonder om geblokkeer te word.

Geen ander sterrestelsel is op dieselfde afstand as hierdie voorwerp ontdek en bevestig nie.

Slegs omdat hierdie sterrestelsel, GN-z11, geleë is in 'n gebied waar die intergalaktiese medium is. [+] meestal gerejoniseer, kan Hubble dit tans aan ons bekend maak. Om verder te sien, benodig ons 'n beter sterrewag, wat geskik is vir hierdie soort opsporing, as Hubble.

NASA, ESA en A. Feild (STScI)

Hubble het miskien sy perke bereik, maar toekomstige sterrewagte sal ons ver buite die limiet van Hubble neem. Die James Webb-ruimteteleskoop is nie net groter nie - met 'n primêre spieëldeursnee van 6,5 meter (in teenstelling met die 2,4 meter van Hubble) - maar werk teen baie koeler temperature, sodat dit langer golflengtes kan sien.

Op hierdie langer golflengtes, tot 30 mikron (in teenstelling met Hubble's 1.8), kan James Webb deur die ligblokkende stof sien wat Hubble se siening van die grootste deel van die heelal belemmer. Daarbenewens sal dit voorwerpe met veel groter rooiverskuiwings en vroeëre terugkyktye kan sien: die heelal sien toe dit net 200 miljoen jaar oud was. Hoewel Hubble 'n paar uiters vroeë sterrestelsels kan openbaar, kan James Webb dit wel openbaar aangesien hulle vir die heel eerste keer besig is om te vorm.

Die uitsiggebied van Hubble (links bo) in vergelyking met die area wat WFIRST sal kan besigtig, op. [+] dieselfde diepte, in dieselfde tyd. Met die wyeveldaansig van WFIRST kan ons 'n groter aantal verre supernovas vang as ooit tevore, en sal ons in staat wees om diep, wye opnames van sterrestelsels op kosmiese skale uit te voer wat nog nooit tevore ondersoek is nie. Dit sal 'n rewolusie in die wetenskap meebring, ongeag wat dit vind, en sal die beste beperkings bied oor hoe donker energie oor kosmiese tyd ontwikkel.

Ander sterrewagte neem ons na ander grense op gebiede waar Hubble net die oppervlak krap. NASA se voorgestelde vlagskip van die 2020's, WFIRST, sal baie ooreenstem met Hubble, maar sal 50 keer die gesigsveld hê, wat dit ideaal maak vir groot opnames. Teleskope soos die LSST sal bykans die hele lug bedek, met resolusies wat vergelykbaar is met wat Hubble bereik, al is dit met korter waarnemingstye. En toekomstige observatoriums op die grond, soos GMT of ELT, wat die era van 30 meter-teleskope inlui, kan Hubble uiteindelik oortref wat die praktiese oplossing betref.

Op die grense van wat Hubble in staat is, brei dit steeds ons sienings uit na die verre heelal en bied dit die data wat sterrekundiges in staat stel om die grense van die bekende te verskuif. Maar om werklik verder te gaan, het ons beter gereedskap nodig. As ons dit waardeer om die geheime van die heelal te leer, insluitend waaruit dit bestaan, hoe dit geword het soos dit vandag is en wat die lot daarvan is, is daar geen plaasvervanger vir die volgende generasie sterrewagte nie.


Waarneming aan die Diffraksiegrens

Deur: The Editors of Sky & amp Telescope 8 Junie 2015 1

Kry sulke artikels na u posbus gestuur

Laird Close (Universiteit van Arizona), hoofondersoeker van MagAO, neem alfa Centauri A en B waar by die diffraksiegrens. Die inlas toon 'n beeld van die binêre sterstelsel wat opgeneem is met MagAO se wetenskaplike kamera met sigbare golflengte. Hierdie foto was te sien op NASA se Astronomy Picture of the Day.
Yuri Beletsky / Carnegie Observatories inlas: Jared Mannetjies

Selfs op die donkerste, helderste nag beweeg onstuimigheid in ons atmosfeer die lug tussen ons en die buitenste ruimte, terwyl dit die sterlig buig en verskuif. Mooi soos hulle is, veroorsaak die vonkelende sterre vir sterrekundiges verskeie probleme, waarvan die belangrikste is die verlies aan hoekoplossing.

Oorweeg binêre of dubbele sterre. Hoekresolusie stel ons in staat om 'n paar te skei - as die sterre te nou wentel, sal dit as een lyk. 'N Fonkelende atmosfeer veroorsaak astronomiese waarnemings tot 'n resolusie van (ongeveer) 1 boogsekonde, en verbasend genoeg is dit net so op 'n 10 cm (4 duim) agterplaasteleskoop as op die 10 meter (33 voet) Keck teleskope in Hawaii.

Een manier om vonkel te vermy, is om die aarde se atmosfeer te ontsnap. Die Hubble-ruimteteleskoop is "diffraksie beperk" - die hoogte van die grootste deel van die atmosfeer in 'n lae aarde wentelbaan, en die hoekresolusie van die teleskoop word bepaal deur die verhouding van die golflengte van die lig tot die deursnee van die primêre spieël. Aangesien die primêre spieël 2,4 meter breed is, kan Hubble twee sterre in sigbare lig oplos, selfs al is hulle net 0,05 boogsekondes uitmekaar - 'n faktor van 20 beter as van die grond af.

Stel u nou 'n oomblik voor hoe dit sou wees om met u oë deur Hubble te kyk. . .

Dit word 'n moontlikheid of aardgebonde teleskope wat gebruik maak van adaptiewe optika (AO), wat die atmosferiese onstuimigheid meet en dan 'n spieël buig om die gebuigde pad van die ligstrale reg te stel. Met ander woorde, AO keer dat die sterre nie blink nie.

Die tweeling Magellaan-teleskope, genaamd Baade en Clay, het elkeen 6,5 m spieëls in deursnee. MagAO is op Clay gemonteer, regs in hierdie beeld, geneem by Las Campanas Observatory in Chili.
Inlas van Jared Mans: Google Maps

Ek werk aan een so 'n stelsel, genaamd MagAO, wat op die 6,5 meter Magellan Clay-teleskoop in Las Campanas Observatory in Chili gemonteer is. Ons stelsel is om 'n paar redes spesiaal. Om die onstuimigheid reg te stel, gebruik ons ​​'n dun spieël met 585 magnete wat aan die agterkant vasgeplak is, wat dien as sekondêre spieël van die teleskoop. Ons druk en trek die magnete 1 000 keer per sekonde aan om daarop te reageer en reg te stel vir atmosferiese veranderinge. Die meeste AO-stelsels wat tot dusver gebou is, werk slegs in die infrarooi. MagAO werk ook op die golflengtes, maar dit korrigeer ook beelde van sigbare lig. 'N Spesiale balkverdeeloptiek stel ons in staat om sigbare en infrarooi beelde gelyktydig te neem. Met so 'n groot primêre spieël behaal MagAO 'n resolusie van tot 0,02 boogsekondes op sigbare golflengtes — selfs beter as Hubble.

Gewoonlik word AO-stelsels ingevoer in kameras wat die lang lugfoto's van die naghemel neem. Maar net 'n paar weke gelede het ons die geleentheid gekry om die resultate met ons eie oë te sien. Ons was besig met die opstel van ons huidige waarnemingsveldtog, maar ons infrarooi wetenskapkamera, Clio, was nie heeltemal gereed om te gaan nie. Ons het dus vir ons eerste aand 'n eenvoudige okularis in die plek van Clio gemonteer en die spesiale balkverdeler vervang deur 'n rooi filter wat golflengtes langer as 685 nanometer oorskry.

Ons het die Clay-teleskoop op die Alpha Centauri-binêre stelsel gerig en die MagAO-stelsel aangeskakel. Die verskil was dramaties: ons het gekyk hoe elke vonkelende vlek in 'n stabiele ligpunt ineenstort. Met ons eie oë het ons besonderhede van so fyn as 22 miljard sent gesien, selfs skerper as wanneer ons Hubble gebruik!

'N Skets van hoe Alpha Centauri deur die okularis deur Katie Morzinski, MagAO se instrumentwetenskaplike, gelyk het. Dit was vir ons baie pret - professionele sterrekundiges kan byna nooit met ons eie oë deur ons teleskope kyk nie.
Katie Morzinski

U kan meer lees oor ons nag van okulêre waarneming op die MagAO-span se blog. Ons is midde-in 'n waarnemingsloop van ses weke, en ons plaas 'n daaglikse opdatering. Volg saam terwyl ons die heelal verken op die grens van diffraksie!

Jared Males is 'n NASA Sagan-genoot aan die Universiteit van Arizona, waar hy eksoplanete bestudeer met direkte beeldvorming en aanpasbare optika. Hy promoveer in 2013 aan die Universiteit van Arizona, waar hy die Magellan AO-stelsel en sy VisAO-kamera help ontwikkel.


Ons het nou die grense van die Hubble-ruimteteleskoop bereik

Die Hubble-ruimteteleskoop het die mensdom ons diepste sienings oor die heelal ooit gegee. Dit het dowwer, jonger, minder ontwikkelde en verre sterre, sterrestelsels en sterrestelsels as enige ander sterrewag aan die lig gebring. Meer as 29 jaar na die bekendstelling daarvan is Hubble steeds die grootste instrument wat ons het om die verste uithoeke van die heelal te verken. Waar astrofisiese voorwerpe sterlig uitstraal, is geen sterrewag beter toegerus om dit te bestudeer as Hubble nie.

Maar daar is beperkings aan wat enige sterrewag kan sien, selfs Hubble. Dit word beperk deur die grootte van die spieël, die kwaliteit van sy instrumente, die temperatuur en golflengte en die mees universele beperkende faktor wat inherent is aan enige astronomiese waarneming: tyd. Oor die afgelope paar jaar het Hubble van die grootste beelde wat die mensdom nog ooit gesien het, vrygestel. Maar dit is onwaarskynlik dat dit ooit beter sal gaan as dit sy absolute limiet bereik het. Hier is die storie.

Vanaf sy ligging in die ruimte, ongeveer 540 kilometer (336 myl) hoër, het die Hubble-ruimteteleskoop 'n enorme voordeel bo teleskope op die grond: dit hoef nie met die aarde se atmosfeer te worstel nie. Die bewegende deeltjies waaruit die Aarde se atmosfeer bestaan, bied 'n onstuimige medium wat die pad van enige inkomende lig vervorm, terwyl dit terselfdertyd molekules bevat wat voorkom dat sekere golflengtes van die lig daardeur beweeg.

Terwyl teleskope op die grond destyds praktiese resolusies kon behaal, was dit nie beter nie as 0,5-1,0 boogsekondes, waar 1 boogsekonde 1 / 3600ste graad is, maar Hubble - sodra die fout met sy hoofspieël reggestel is - het resolusies onmiddellik tot die teoretiese resolusie oorgedra. diffraksie limiet vir 'n teleskoop van sy grootte: 0,05 boogsekondes. Ons siening van die heelal was byna onmiddellik skerper as ooit tevore.

Skerpte, of resolusie, is een van die belangrikste faktore om te ontdek wat daar in die verre heelal is. Maar daar is drie ander wat net so noodsaaklik is:

  • die hoeveelheid ligversamelingskrag wat u het om die vaagste voorwerpe moontlik te sien,
  • die gesigsveld van u teleskoop, sodat u 'n groter aantal voorwerpe kan waarneem,
  • en die golflengte waartoe jy kan toets, aangesien die waargenome lig se golflengte die afstand van die voorwerp van jou afhang.

Hubble is miskien wonderlik by al hierdie dinge, maar dit het ook fundamentele perke vir al vier.

Die resolusie van enige teleskoop word bepaal deur die aantal golflengtes van die lig wat oor die primêre spieël kan pas. Hubble se spieël van 2,4 meter (7,9 voet) stel dit in staat om die diffraksiebeperkte resolusie van 0,05 boogsekondes te verkry. Dit is so goed dat eers die afgelope paar jaar die magtigste teleskope van die aarde, dikwels meer as vier keer so groot en toegerus met die modernste aanpasbare optiese stelsels, kon meeding.

Om die oplossing van Hubble te verbeter, is daar eintlik net twee opsies beskikbaar:

  1. gebruik korter golflengtes van lig, sodat 'n groter aantal golflengtes oor 'n spieël van dieselfde grootte kan pas,
  2. of bou 'n groter teleskoop, wat ook 'n groter aantal golflengtes oor jou spieël kan laat pas.

Hubble se optika is ontwerp om ultravioletlig, sigbare lig en naby-infrarooi lig te sien, met sensitiwiteite wat wissel van ongeveer 100 nanometer tot 1,8 mikron in golflengte. Dit kan nie beter gaan met die huidige instrumente wat tydens die finale diensmissie in 2009 geïnstalleer is nie.

Krag vir ligversameling gaan bloot oor die versameling van meer en meer lig oor 'n langer tydperk, en Hubble is in daardie opsig verbysterend. Sonder die atmosfeer om mee te sukkel of die aarde se rotasie om oor bekommerd te wees, kan Hubble eenvoudig na 'n interessante plek in die lug wys, die kleur- / golflengtefilter toepas en waarneem. Hierdie waarnemings kan dan gestapel word - of bymekaar gevoeg word - om 'n diep, langblootstellingsbeeld te lewer.

Met behulp van hierdie tegniek kan ons die verre heelal sien tot ongekende dieptes en floutes. Die Hubble Deep Field was die eerste demonstrasie van hierdie tegniek, wat duisende sterrestelsels geopenbaar het in 'n gebied van die ruimte waar voorheen nul bekend was. Op die oomblik is die eXtreme Deep Field (XDF) die diepste ultraviolet-sigbare-infrarooi samestelling, wat ongeveer 5 500 sterrestelsels openbaar in 'n gebied wat slegs 1 / 32.000.000ste van die volle lug beslaan.

Natuurlik het dit 23 dae geneem om die inligting wat in die XDF vervat is, in te samel. Om voorwerpe met die helfte van die helderheid te onthul as die vaagste voorwerpe wat in die XDF gesien word, sal ons 'n totaal van 92 dae moet waarneem: vier keer so lank. Daar is 'n ernstige kompromie as ons dit sou doen, aangesien dit die teleskoop vir maande sou vasmaak en ons net 'n bietjie meer sou leer oor die verre Heelal.

In plaas daarvan is 'n alternatiewe strategie om meer oor die verre heelal te leer, om 'n doelgerigte, wye veldarea aan die hemel te ondersoek. Individuele sterrestelsels en groter strukture, soos sterrestelsels, kan ondersoek word met diep, maar groot oppervlaktes, wat 'n geweldige mate van detail openbaar oor wat tans op die grootste afstande voorkom. In plaas daarvan om ons waarnemingstyd te gebruik om dieper te gaan, kan ons steeds baie diep gaan, maar 'n baie wyer net gooi.

Dit hou ook geweldige koste in. Die diepste, breedste beeld van die heelal wat Hubble ooit saamgestel het, het meer as 250 dae teleskooptyd geneem en is byna 7.500 individuele blootstellings aanmekaar gesit. Alhoewel hierdie nuwe Hubble Legacy Field ideaal is vir ekstragalaktiese sterrekunde, openbaar dit steeds net 265,000 sterrestelsels oor 'n kleiner gebied as die volle maan.

Hubble is ontwerp om diep te gaan, maar nie om wyd te gaan nie. Sy gesigsveld is uiters smal, wat 'n groter en meer omvattende opname van die verre heelal alles behalwe onbelemmerend maak. Dit is regtig opmerklik hoe ver Hubble ons gevoer het ten opsigte van resolusie, diepte van die opname en gesigsveld, maar Hubble het waarlik sy limiet op daardie fronte bereik.

Laastens is daar ook die golflengtebeperkings. Sterre straal 'n wye verskeidenheid lig uit, vanaf die ultravioletlig deur die optiese en in die infrarooi. Dit is nie waarvoor Hubble ontwerp is nie: om na lig te soek wat van dieselfde verskeidenheid en golflengtes is wat ons weet sterre uitstraal.

Maar ook dit is fundamenteel beperkend. U sien, as lig deur die heelal beweeg, brei die ruimte van die ruimte self uit. Dit veroorsaak dat die lig, selfs al word dit met intrinsiek kort golflengtes uitgestraal, sy golflengte laat rek deur die uitbreiding van die ruimte. Teen die tyd dat dit by ons oë uitkom, word dit herverskuif deur 'n spesifieke faktor wat bepaal word deur die uitbreidingstempo van die heelal en die afstand van die voorwerp tot ons.

Hubble se golflengte-reeks stel 'n fundamentele beperking in hoe ver ons kan sien: tot wanneer die heelal ongeveer 400 miljoen jaar oud is, maar nie vroeër nie.

Die verste sterrestelsel wat ooit deur Hubble ontdek is, GN-z11, is reg aan hierdie limiet. Dit word ontdek in een van die diepveldbeelde en het alles denkbaar.

  • Dit is waargeneem in al die verskillende golflengtes waartoe Hubble in staat is, met slegs die ultraviolet-uitgestraalde lig wat verskyn in die langste golflengte infrarooi filters wat Hubble kan meet.
  • Dit is swaartekragtig deur 'n nabygeleë sterrestelsel vergroot, wat die helderheid daarvan vergroot om dit bo Hubble se natuurlik beperkende flouheidsdrempel te verhef.
  • Dit is toevallig langs 'n siglyn wat op 'n vroeë tyd 'n hoë (en statisties onwaarskynlike) vlak van stervorming ervaar, wat 'n duidelike weg bied vir die uitgestraalde lig om saam te beweeg sonder om geblokkeer te word.

Geen ander sterrestelsel is op dieselfde afstand as hierdie voorwerp ontdek en bevestig nie.

Hubble het miskien sy perke bereik, maar toekomstige sterrewagte sal ons baie verder bring as wat die limiete van Hubble is. Die James Webb-ruimteteleskoop is nie net groter nie - met 'n primêre spieëldeursnee van 6,5 meter (in teenstelling met die 2,4 meter van Hubble) - maar werk teen baie koeler temperature, sodat dit langer golflengtes kan sien.

Op hierdie langer golflengtes, tot 30 mikron (in teenstelling met Hubble's 1.8), kan James Webb deur die ligblokkende stof sien wat Hubble se siening van die grootste deel van die heelal belemmer. Daarbenewens kan dit voorwerpe sien met veel groter rooiverskuiwings en vroeëre terugkyktye: die heelal sien toe dit net 200 miljoen jaar oud was. Hoewel Hubble 'n paar uiters vroeë sterrestelsels kan openbaar, kan James Webb dit wel openbaar aangesien dit vir die heel eerste keer besig is om te vorm.

Ander sterrewagte sal ons na ander grense op gebiede neem waar Hubble net die oppervlak krap. NASA se voorgestelde vlagskip van die 2020's, WFIRST, sal baie ooreenstem met Hubble, maar sal 50 keer die gesigsveld hê, wat dit ideaal sal maak vir groot opnames. Teleskope soos die LSST sal bykans die hele lug bedek, met resolusies wat vergelykbaar is met wat Hubble bereik, alhoewel met korter waarnemingstye. En toekomstige observatoriums op die grond, soos GMT of ELT, wat die era van 30 meter-teleskope inlui, kan Hubble uiteindelik oortref wat die praktiese oplossing betref.

Op die grense van waartoe Hubble in staat is, brei dit steeds ons sienings uit na die verre heelal en verskaf die data wat sterrekundiges in staat stel om die grense van die bekende te verskuif. Maar om werklik verder te gaan, het ons beter gereedskap nodig. As ons dit regtig waardeer om die geheime van die heelal te leer, insluitend waaruit dit bestaan, hoe dit geword het soos dit vandag is en wat die lot daarvan is, is daar geen plaasvervanger vir die volgende generasie sterrewagte nie.


Kollig op Rachael Livermore, postdoktor, die Universiteit van Texas in Austin

Hierdie geleentheidsreeks fokus op lede van die Frontier Fields-span. Dit beklemtoon die individue, hul werk en die paaie wat hulle gevolg het om te kom waar hulle vandag is.

Die sterrekundige Rachael Livermore beantwoord vrae oor haar rol in die Frontier Fields-program en die weg wat sy gevolg het om daarheen te kom.

Wat behels 'n gewone dag op die werk? Wat is u verantwoordelikhede?

Daar bestaan ​​regtig nie iets soos 'n 'tipiese' dag nie, en dit is wat dit interessant maak! Ek reis gereeld, of ek op teleskope op die grond moet waarneem, met medewerkers moet vergader, op konferensies sal aanbied of in ander departemente praat. My posisie is 100 persent navorsing, dus as ek op kantoor in Austin is, kan ek byna al my tyd bestee aan die ontleding van data, lees- en skryfartikels, met af en toe vergaderings met ander navorsers in die departement. Die reis is lekker, maar dit kan baie vermoeiend wees, dus as ek op kantoor is, geniet ek dit om musiek op te sit en my te help om probleme op te los.

Wat is u opvoedkundige agtergrond spesifiek?

Ek het 'n BSc in wiskunde, fisika en astrofisika van King's College in Londen, 'n MSc in sterrekunde aan die Universiteit van Sussex, en 'n PhD in sterrekunde aan die Durham University, almal in die Verenigde Koninkryk.

Wat het u veral geïnteresseerd in skool of grootword? Wat was u gunsteling vakke?

Ek was altyd goed met wiskunde, dit het net vanself gekom en ek hoef nooit te veel daaraan te dink nie. Dit het my egter nie interesseer nie, wiskunde op skool was redelik dof. Eers teen die einde van die hoërskool het ek populêre wetenskaplike boeke begin lees met die meer esoteriese aspekte van wiskunde - die aard van pi, waarom priemgetalle so cool is, ensovoorts - dat ek begin besef het daar is meer daaraan toe as die meganiese verveling om vergelykings op te los. Wiskunde is die mees fundamentele ding wat daar is, en ek wens ons het meer kinders geleer.

Hoe het u die eerste keer in die ruimte belanggestel?

My ma was heeltemal gefassineer deur die maanlanding, en die fassinasie met die ruimte moes gefiltreer het. Ek onthou die eerste keer toe ek die maan deur my oupa se teleskoop gesien het: om dit te sien as hierdie hele ander wêreld met sy heuwels en kraters, regtig huis toe gebring het dat daar heel ander wêrelde daar buite is.

Soos baie mense in die veld, het wetenskapfiksie ook 'n groot rol gespeel in my belangstelling in die ruimte. Ek was 'n vraatsugtige leser as kind, en my ma sou die gebruikte boeke wat sy vir my kon kry, by liefdadigheidswinkels gaan haal. Die eerste wetenskapfiksie-boek wat sy vir my gekoop het, het my heeltemal ontstel: dit was Nightfall, 'n versameling kortverhale van Isaac Asimov. Nog steeds een van my gunsteling science fiction verhale!

As kind is Rachael beïnvloed deur haar ma se fassinasie met ruimte. Om die maan deur haar oupa se teleskoop te sien, was 'n belangrike punt in haar jong lewe.

Was daar iemand (ouer, onderwyser, eggenoot, broer of suster, ens.) Of iets (boek, TV-program, lesing, ens.) Wat jou beïnvloed het in die ontwikkeling van 'n liefde vir wat jy doen, of die program waaraan jy deel is?

Ek was nie die kind met die beste gedrag op skool nie, en daarom moet ek my wiskunde-onderwyser, Graham Curson, 'n groot groet gee omdat ek besef het dat ek verveeld was en die boeke geleen het wat dit interessant gemaak het. Van diegene wat ek Stephen Hawking en Brian Greene gelees het, het ek fisika gekry, 'n vak wat ek nog nooit op skool geniet het nie. En dit is veral wetenskapfiksie wat my na die sterrekunde gedryf het. Arthur C. Clarke, sowel as Isaac Asimov, het 'n groot invloed op my gehad. Hulle is albei baie goed om te beklemtoon hoe baie van dit wat ons as vanselfsprekend aanvaar oor die wêreld (swaartekrag, die son, ens.) So anders sou wees op enige ander planeet, en hardloop met die idees om te praat oor hoe hierdie verskille beïnvloed die lewe. As die meeste mense aan 2001: A Space Odyssey dink, dink hulle aan die groot temas van evolusie en die gevare van tegnologie. Wat my bybly, is 'n wegwerplyn waarin 'n jong meisie wat in 'n lae-swaartekrag-omgewing grootgeword het, afkeer van die aarde uitgespreek het omdat dit seer raak.

Was daar 'n spesifieke gebeurtenis (bv. Maanlanding eerste Shuttle-vlug, ens.) Wat u verbeelding aangegryp het en tot lewensveranderings gelei het?

Ek was eintlik 'n boekhouer vir 'n paar jaar voordat ek my loopbaan na sterrekunde oorgeskakel het, en terwyl ek as rekenmeester gewerk het, was ek ook tesourier van die Tolkien Society in die Verenigde Koninkryk. In 2005 het ons 'n groot konferensie gehou ter viering van die 50ste bestaansjaar van The Lord of the Rings, en een van die sprekers was Kristine Larsen, 'n sterrekundige, en het gesels oor die miteskepping van Tolkien en die maan. Ontmoet iemand wat ruimte bestudeer het vir 'n lewe het my regtig my lewe laat herevalueer. Twee weke later het ek my werk bedank en na Londen getrek om my voorgraadse graad te begin, en ek het nie teruggekyk nie.

Hoe het u die eerste keer begin met die ruimtebesigheid?

In teenstelling met baie mense in die veld, het ek nie 'n langtermynplan bereik nie, omdat ek op 'n grill begin het. Maar toe ek my voorgraadse graad voltooi het, het ek geweet dat ek net die oppervlak gekrap het, en daarom het ek aansoek gedoen vir 'n Masters in Astronomy. Die blootstelling aan navorsing met werklike gegewens het my vasgevang, en voordat ek geweet het wat aan die gebeur was, het ek probeer om aansoek te doen vir PhD's.

Wat dink u van die Hubble-resultate, of die impak wat Hubble op die samelewing het?

Ek is presies op die regte ouderdom om jonk en indrukwekkend te wees toe die eerste Hubble-beelde uitgekom het, en dit was betowerend! Die uitstekende gehalte van die beelde het die publiek se verbeelding aangegryp soos niks anders nie, en dit blyk ook (volgens sommige maatstawwe) die wetenskaplik produktiefste teleskoop te wees wat ooit gebou is.

Is daar 'n spesifieke beeld of resultaat wat u fassineer?

Aangesien ek aan sterrestelsels met gravitasie-lens werk, dink ek die mees boeiende beeld is Abell 370, die eerste sterrestelsel-sterrestelsel wat ontdek is. Dit is ontdek ongeveer 50 jaar nadat Fritz Zwicky die idee voorgestel het om sterrestelsels as lense te gebruik. Dit was randwetenskap, nie iets wat verwag is dat iemand ooit in die praktyk sou kon waarneem nie. In die 1980's het sensitiewe CCD-kameras gekom, en dit was daar. Die feit dat dit in die Frontier Fields opgeneem is, beteken dat ons nou regtig pragtige beelde van hierdie ongelooflike groep met sy beroemde prominente boog het. Die ontdekking van hierdie groep bring soveel dinge bymekaar: 'n teoretiese idee wat reg blyk te wees, die manier waarop die ontwikkeling van tegnologie die wetenskaplike vooruitgang dryf, en die gravitasie-lens wat self fassinerend is. Hoe ongelooflik is dit dat die weefsel van die ruimte so werk dat dit vir ons reusagtige natuurlike teleskope bied?

Met 'n astronomiese rok van haar eie skepping dra Rachael haar voor 'n groot prentjie van Abell 370, die eerste sterrestelsel-sterrestelsel wat ontdek is. Dit was die laaste van die Frontier Fields-sterrestelsels wat verbeeld is. Haar rok bestaan ​​eintlik uit die Frontier Fields, en die boonste voorstuk is Abell 370.

Is daar spesifieke dele van die program waaraan u trots is om by te dra?

My belangrikste bydrae was om die vaagste, verste sterrestelsels te vind. Dit blyk dat & # 8217s regtig moeilik, want hoewel die trosse vergroot die beelde, jy het hierdie reusagtige, super-helder cluster in die pad. Om die dowwe agtergrondstelsels te vind, moes ek 'n hele nuwe tegniek ontwikkel om die trosse af te trek, maar dit blyk dat dit baie goed werk en dat ek die vaagste sterrestelsels kon vind wat nog in die vroeë heelal gesien is.

Watter belangstellings van buite - byvoorbeeld stokperdjies, diens, drome, aktiwiteite - sou u kon deel wat ander sou help om u beter te verstaan?

Ek naaldwerk en het bekend geword vir my ruimte-rokke. Ek het verskeie Hubble-beelde op materiaal laat druk en dit in klere verander - insluitend twee Hubble Frontier Fields-rokke & # 8211 wat ek dra vir uitreikgeleenthede en by konferensies. Ek stel ook nog belang in wetenskapfiksie, dus maak ek kostuums vir wetenskapfiksiekonvensies, en hou soms die byeenkomste self. Toe ek vier jaar gelede na die Verenigde State verhuis het, was ek opgewonde om renaissance-kermisse te ontdek, wat skynbaar groot buitelugkostuumpartytjies met steek en gebraaide kos is.

In 'n Star Trek-uniform wat sy self vasgewerk het, stap Rachael op die brug van die Starship Enterprise.

Is daar iets anders wat u dink belangrik is vir lesers om oor u te weet?

Aangesien dit 'n openbare uitreikaksie was wat my loopbaan in die wetenskap begin het, probeer ek dit vooruitbetaal deur self baie uitreike te doen. Ek hou toesprake in skole en stig saam met Astronomy on Tap in Austin, Texas, wat 'n reeks maandelikse praatjies in 'n kroeg is. Een van my gunsteling dinge om te doen, is om wetenskapfiksie te gebruik as 'n haak om oor wetenskap te praat. Ek bedryf 'n blog waarin die wetenskap in Star Trek in opwindende besonderhede gekritiseer word, en ek doen gereeld filmvertonings met die Alamo Drafthouse-bioskoop waarop ek die wetenskaplike akkuraatheid van die film (sommige hiervan is op YouTube). Die gebruik van populêre kultuur as vertrekpunt is 'n uitstekende manier om mense oor wetenskap te laat nadink, en dit beteken dat ek as deel van my werk oor Star Trek kon praat, wat redelik goed is!

U kan Rachael op Twitter volg by @rhaegal.

Deel dit:

Soos hierdie:


Die grense van swaartekrag, ruimte en tyd.

Teen die einde van die millenium het NASA 'n reeks ruimtewetenskaplike missies beplan wat ons tot die grense van ruimte en tyd sou neem. Die doel van die voorgestelde missies, gesamentlik bekend as Cosmic Journeys, was om die aard van swaartekrag te verstaan ​​- die krag wat die fantastiese uitstorting van energie rondom 'n swart gat genereer en wat moontlik verweef was met die ander drie fundamentele kragte op die oomblik van die Groot ontploffing.

Ons onderneem 'n kosmiese reis. Vanuit die veiligheid van ons tuisplaneet Aarde beplan wetenskaplikes om die grense van die bekende heelal te ondersoek. Ons reise sal ons neem na waar die ruimte en tyd ophou bestaan ​​soos ons dit ken, en waar die geheime van die verlede en die toekoms in die sterlig van die hede oor 'n uitgestrektheid van miljarde ligjare vasgevang lê. Cosmic Journeys, 'n nuwe reeks NASA-ruimtewetenskaplike missies, was beplan om ons na die grense van swaartekrag, ruimte en tyd te neem.

Hierdie virtuele reis sal die krag van resolusie gebruik wat baie groter is as wat die huidige teleskope kan haal om ons na die rand van 'n swart gat te vervoer, om die sterrestelsels en leemtes wat deur die heelal deurdring, tot op die vroegste oomblikke van die tyd te sien. , net 'n breukdeel van 'n sekonde na die oerknal.

Die doel van Cosmic Journeys was om die raaisel van swaartekrag op te los, 'n krag wat rondom ons is, maar nie gesien kan word nie. As u al ooit op 'n nat vloer gegly het of as u gunsteling roomys oor u keël tuimel, dan het u swaartekrag van aangesig tot aangesig gekry. Dit is die krag wat ons op die aarde vasgepen hou, maak nie saak of ons in Noorweë of Australië woon nie. Die Ruimtependeltuig vereis inderdaad groot vuurpyleversterkers net om die aarde se swaartekrag te ontsnap. En selfs in 'n baan voel die Ruimtependel nog steeds die aarde se trek.

Swaartekrag tree van hier af tot aan die rand van die heelal, en beïnvloed alles wat gesien word en baie van die ongesiene bly. Hierdie krag kan nooit heeltemal uit 'n omgewing verwyder word nie, anders as klank- of liggolwe. Selfs in die 'zero gravity' van die ruimte is daar nog steeds die swaartekrag wat nie vermy of gesif kan word nie - 'n krag wat altyd aantrek, nooit afstoot nie.

Ons verstaan ​​duidelik wat swaartekrag doen, maar ons weet nie fundamenteel hoe dit dit doen nie. Tog is dit hierdie krag wat die antwoorde bevat op die mees basiese vrae van ons mensdom, soos waaruit die heelal bestaan, hoe groei dit en wat is die lot daarvan?

Swaartekrag het die grootste geeste van die afgelope eeu verbaas. Albert Einstein het swaartekrag op 'n revolusionêre manier beskryf in sy Theory of General Relativity, wat sê dat massa ruimte en tyd verdraai om die swaartekrag te produseer. 'N Swart gat is 'n uiterste voorbeeld van massatoerusting van ruimtetyd.

Einstein het ook voorspel dat swaartekrag in golwe voortplant, net soos lig. Dit sou rimpels in die weefsel van die ruimte wees wat teen die ligspoed beweeg. Swaartekrag kan geassosieer word met 'n deeltjie, die graviton genoem. As dit so is, kan swaartekrag soortgelyk wees aan die ander fundamentele kragte van die natuur.

Die probleem is dat swaartekrag nie inpas by wat wetenskaplikes die Standaardmodel noem nie, wat die gedrag van lig en subatomiese deeltjies beskryf.

Ons het nie een model wat alles in die Heelal kan beskryf nie. In plaas daarvan het ons twee teorieë: Algemene Relatiwiteit en Kwantumfisika. Algemene Relatiwiteit is verantwoordelik vir swaartekrag, die krag wat oor groot skale inwerk. Kwantumfisika, deel van die standaardmodel, beskryf die gedrag van die ander drie fundamentele kragte: elektromagnetisme, swak kragte (gesien in radioaktiewe verval) en sterk kragte (wat subatomiese deeltjies bymekaar hou). Hierdie kragte werk oor klein skale.

Einstein het die grootste deel van sy lewe probeer om dinge eenvoudiger te maak, om fisiese wette meer algemeen te vind as wat vroeër bekend was en om swaartekrag met elektromagnetisme te verenig. Vandag is ons dalk baie naby daaraan om hierdie konsepte van Quantum Physics en General Relativity saam te voeg in wat wetenskaplikes die 'Theory of Everything' noem, 'n verenigde teorie wat die gedrag van alle materie en energie in alle situasies voorspel.

So 'n teorie sal 'n meevaller vir die wetenskap wees, wat waarskynlik kan lei tot skouspelagtige tegnologiese vooruitgang wat ons nie eers kan dink nie. Swaartekrag is die geheime bestanddeel in hierdie Grand Unified Theory. Ons moet dus verder gaan as die standaardmodel om ons doel te bereik.

As ons verder gaan as die standaardmodel, moet ons die verband tussen algemene relatiwiteit en kwantumfisika ondersoek. Kom hierdie twee teorieë in die vroegste oomblikke na die oerknal voor, toe die grootte van die nuutgevormde, ultra-warm heelal beperk was tot kwantumskale (baie klein) wat moontlik deur kwantumgravitasie beskryf word? Die antwoord lê miskien op 10-44 sekondes na die oerknal, toe die heelal wat vandag vir ons sigbaar was, net 10-33 cm breed was en toe swaartekrag - beperk tot wat fisici die Planck-skaal noem - 'n rol speel gelyk aan die ander kragte .

Is algemene relatiwiteit ook die uiteindelike teorie van swaartekrag in die heelal? Bestaan ​​daar swart gate, soos voorspel deur Algemene Relatiwiteit? Of is hierdie swart gate wat die heelal vul 'n ander soort verskynsel?

NASA se Cosmic Journeys was van plan om hierdie vrae te beantwoord deur die Heelal te gebruik as 'n laboratorium om die mees ekstreme omgewings van swaartekrag en temperatuur en die vroegste oomblikke van die tyd te ondersoek. Hierdie omgewings bestaan ​​vir ons om vandag in die omgewing van swart gate te besoek, waar swaartekrag die koning is in die vroeë Heelal, waar die ruimte warm en dig genoeg was om swaartekrag miskien te verenig met die ander drie fundamentele kragte en op 'n universele skaal, waar die swaartekrag van donker materie vorm sterrestelsels en trosse sterrestelsels in mure en leemtes. Dus was ons Kosmiese Reise, in strewe na swaartekrag, beplan om ons na hierdie streke van die Heelal te neem.

Reis na 'n swart gat

Nêrens is swaartekrag groter as in die streek rondom 'n swart gat nie. Hierdie voorwerpe oefen 'n swaartekrag uit wat so groot is dat nie eens 'n ligstraal aan hul trek kan ontsnap nie.

Daar is twee hooftipes swart gate: die sterre swart gat en die supermassiewe swart gat. 'N Sterre swart gat is 'n massiewe ster wat brandstof opraak. Sonder brandstof stort die kern van die ster inmekaar en ontplof die buitenste dop in die ruimte. Ons kan hierdie ontploffing dikwels as 'n pragtige supernova-oorblyfsel sien. Die ingevoude kern word die sterre swart gat, 'n oneindige digte voorwerp.

'N Supermassiewe swart gat lê in die kern van miskien alle sterrestelsels, ook ons ​​eie. Hierdie soort swart gat is tot 'n miljard keer massiewer as die sterrevariëteit, en ons weet nie hoe dit vorm nie. Cosmic Journeys-missies konsentreer meestal op die kragtiger, supermassiewe verskeidenheid.

Alhoewel swart gate geen lig uitstraal nie, kan ons steeds die aksie rondom hulle sien. Hul intense swaartekragvelde trek omliggende materiaal in, miskien van 'n ster in die omgewing of van interstellêre gas wat vrylik dryf. Hierdie oordrag van gas wat in die rigting van die swart gat draai, wat akkresie genoem word, is verbasend helder in baie golflengtes van die lig. Sodra lig die grens van 'n swart gat, die genoemde horison, oorskry, gaan dit vir altyd verlore. Die lig wat ons sien, het dus aan die laaste duik ontsnap. Ander deeltjies is nie so gelukkig nie.

Die Hubble-ruimteteleskoop en die Chandra X-straalsterrewag vind dat swart gate oral is - alleen in die leë ruimte, in die harte van normale sterrestelsels en in die onderstel van kragtige kwasars. Albei hierdie teleskope lewer uitstekende beelde van 'n verskeidenheid voorwerpe en verskynsels, wat elkeen swaartekrag aan die werk toon.

Hubble en Chandra, wat onderskeidelik optiese en X-straallig versamel, is soos ruimteskepe wat ons na die wêreld van swart gate vervoer. Hulle het ons na die balpark geneem, ons het 'n voorsmakie van die opwinding. Nou wil ons sitplekke in die voorste ry kry. Dit wil sê, ons wil naby genoeg wees om 'n foto van die swart gat self te neem, buite die aanwasskyf. Dit is 'n sentrale doelwit vir Cosmic Journeys.

'N Direkte beeld van swaartekrag op sy uiterste punt is vir die fisika van fundamentele belang. Maar om 'n swart gat te beeld, verg 'n miljoen keer verbetering ten opsigte van Chandra. Dit is 'n groot stap. Oor die volgende 20 jaar sal die Cosmic Journeys-missies ons al hoe nader aan 'n swart gat bring, alhoewel die krag van resolusie is.

Elke opeenvolgende missie sal ons met 10 of 100 keer meer resolusie verhoog, stap vir stap, terwyl ons ons doel om 'n miljoen keer nader in te zoem, nader. En elke stop langs die pad sal ons nuwe begrip gee van die aard van materie en energie.

GLAST is 'n gammastraalwaarnemingsmissie wat strale van deeltjies waarneem wat in teenoorgestelde streke wegskiet vanaf 'n supermassiewe swart gat teen die ligspoed.

Ons verstaan ​​nie heeltemal hoe 'n swart gat, wat bekend is om materie in te trek, hoë spoedstrale kan genereer wat miljarde kilometers uitstrek nie.

Sterrestelsels wat swart gate bevat met 'n straal wat in ons rigting gerig is, word blazars genoem, in teenstelling met kwasars, met hul stralers in ander rigtings gerig.

GLAST, tot 50 keer sensitiewer as vorige gammastraalwaarnemings, sal die loop van hierdie strale afstaar om die meganisme van die vorm van die enigmatiese strale te ontsluit.

Die Constellation-X-missie ondersoek die binneste skyf van materie wat in 'n swart gat draai, met behulp van spektroskopie om 1000 keer nader aan 'n swart gat te reis as enige ander missie voor dit. Met so 'n resolusie kan Constellation-X die massa en draai van swart gate, twee belangrike eienskappe, meet. Hierdie X-straal-missie sal ook die vervorming van die ruimtetyd wat Einstein voorspel, in kaart bring.

Constellation-X teken sy superieure resolusie deur die hulpbronne van vier röntgensatelliete saam te wentel in een massiewe X-straalteleskoop.

Die ARISE-missie sal radiogolfbeelde vervaardig vanaf die basis van supermassiewe swartgatstrale met 'n resolusie van 100 000 keer skerper as Hubble. Sulke ongekende resolusie kan onthul hoe swart gate gevoer word en hoe strale gemaak word. ARISE sal hierdie resolusie bereik deur middel van interferometrie. Hierdie tegniek word vandag gebruik met radioteleskope op die land.

Kleiner radioteleskope wat op die land versprei is - miskien een kilometer van mekaar - kan saamwerk om 'n enkele, groot radioteleskoop op te wek met die versamelingskrag van 'n een-myl radioskottel. ARISE sal een groot radioteleskoop in die ruimte gebruik met baie ander radioteleskope op aarde, wat die huidige landtegnologie tot nuwe hoogtes sal bring.

Nader en nader sal ons deur resolusie reis. Die MAXIM-missie, 'n miljoen keer kragtiger as Chandra, sal 'n direkte beeld van 'n swart gat vang. MAXIM sal nog 'n interferometrie-missie wees, met baie kleiner komponente wat in 'n diep baan om die aarde gefokus word om röntgenfoto's op 'n detektor te fokus.

X-straal-interferometrie, 'n opkomende tegnologie, het die potensiaal om die gebeurtenishorison van 'n supermassiewe swart gat in die kern van 'n nabygeleë sterrestelsel en in die middel van ons sterrestelsel op te los. Dit is gelykstaande aan die oplossing van 'n funksie van die grootte van 'n eetbord op die oppervlak van die son. Met MAXIM kan ons sien dat lig en materie oor die gebeurtenishorison dompel. Ons sal ook van naderby sien hoe swaartekrag lig verwring en hoe die tyd feitlik tot stilstand kom tydens die gebeurtenishorison.

Gravitasiegolfantennes, 'n nuwe soort sonde.

Daar is 'n ander venster na die heelal, anders as liggolwe, waardeur ons die diepste, stof-omhulde bronne van sterk swaartekrag kan sien.

LISA is 'n missie wat die heelal sal ondersoek deur die opsporing van swaartekraggolwe. Hierdie golwe kom van die gewelddadige bewegings van massiewe voorwerpe, soos swart gate. Swaartekraggolwe kan deur ruimtes van die ruimte dring waardeur lig nie kan skyn nie, want materie absorbeer hierdie golwe nie. As sodanig kan LISA swartgataktiwiteit opspoor wat in die stof en gas begrawe is wat ander soorte teleskope nie kan sien nie.

Met swaartekraggolwe wat selfs deur die donkerste kolle van die heelal belemmer word, sal LISA veel meer binêre swart gate opspoor as enige satelliet wat voor hom sal kom. Dit is supermassiewe massiewe swart gate in botsende sterrestelsels of massiewe sterre swart gate wat om mekaar wentel. Namate die wentelbane stadig afbreek, beweeg die swart gate nader en nader aan mekaar, wat groter en groter swaartekraggolwe skep terwyl hulle saam draai. Uiteindelik smelt die swart gate saam in 'n geweldige uitstorting van energie.

Soos 'n skip wat op die oseaan dryf, sal LISA die subtiele golwe opspoor wat sy swaartekragantennes "skommel" en dit minder as 100 keer die breedte van 'n atoom oor 'n afstand van vyf miljoen kilometer beweeg. LISA bestaan ​​uit drie satelliete wat om die son wentel in die vorm van 'n driehoek wat deur laserstrale verbind word. Die balke meet die verandering in afstand tussen satelliete wat veroorsaak word deur 'n swaartekraggolf.

LISA sal spesifiek lae-frekwensie gravitasiegolwe opspoor en sal dus die aanvulling van die grond-gebaseerde swaartekraggolfdetektors aanvul wat hoër frekwensiegolwe opspoor. Die golwe met laer frekwensie is die golwe wat geproduseer word deur massiewe swart gate saam te smelt, in teenstelling met die samesmelting van neutronsterre, wit dwerge en kleiner swart gate.

Na die sterre en verder.

Waarheen kan resolusie ons anders as 'n swart gat neem? Stel u voor 'n rit deur X-straaloplossing na 'n binêre sterstelsel genaamd Capella, ongeveer 45 ligjaar van die aarde af. Dit is die ses helderste ster wat sigbaar is in die noordelike halfrond, geleë in die sterrebeeld Auriga. Het u veiligheidsgordel vasgegespe? Laat ons dan inzoomen.

Die Chandra X-straalsterrewag sien hierdie sterrestelsel met 'n resolusie van tot 500 milli-boogsekonde. Dit is fantasties skerp vir 'n X-straalteleskoop, maar ons beplan om nog beter te vaar. Met die eerste oogopslag met 'n X-straalbril is dit nie voor die hand liggend dat ons twee sterre in die Capella-stelsel sien nie - net 'n mengsel in wat lyk soos een helder bron.

Ongeveer tien keer nader, met 'n resolusie van 10 miljard boë, sien ons twee verskillende bronne. As ons hiervandaan 100 keer nader beweeg na 100 mikroboogsekonde-resolusie, sien ons die sferiese eienskappe van die twee sterre. Die MAXIM-Pathfinder neem ons na hierdie plek. As ons nog tien keer nader aan 10 mikroboogsekonde-resolusie kom, sien ons een van die sterre asof dit ons son is, kompleet met sonfakkels.

Die reis eindig tien keer nader as dit, met 1 mikroboogsekonde resolusie, waar ons gedetailleerde kenmerke op die oppervlak van die ster sien. Die MAXIM-missie, wat ons 'n miljoen keer 'nader' as Chandra plaas, sal hierdie mikroboogsekonde-resolusie benader. Dit is skerp genoeg om 'n swart gat voor te stel. Deur die resolusie kan ons binne slegs 20 jaar 45 ligjare reis.

Reis deur donker saak

Meer as 90 persent van die saak in die heelal is in 'n vorm wat ons nie met enige soort teleskoop kan sien nie. Hierdie sogenaamde donker materie kan bestaan ​​uit eksotiese deeltjies wat nie maklik met ons detektore op aarde in wisselwerking is nie, miskien onsigbare materie wat elke dag rondom ons is. Ons weet eenvoudig nie. Die aard van donker materie is eintlik een van die grootste raaisels van die sterrekunde. 'N Nobelprys is waarskynlik die toekenning vir die slim siele wat dit kan uitvind!

As ons nie donker materie kan sien nie, kan u vra, hoe weet ons dat dit daar is? en in so 'n oorvloed? Eintlik kan ons dit voel. Alle materie oefen swaartekrag uit, donker materie is geen uitsondering nie.Op dieselfde manier as wat die swaartekrag van die aarde ons veilig op die grond hou en die swaartekrag van die son die wentelbane van die planete beheer, is die swaartekraginvloed van alomteenwoordige donker materie verantwoordelik vir die vorm van die heelal.

Dit is veral duidelik op groot skale. Ons weet byvoorbeeld dat daar nie genoeg sigbare massa in trosse sterrestelsels is om al die inhoud bymekaar te hou nie. Daar moet die bykomende massa oorvloedige donker materiaal wees wat die gom vorm. Een van die grootste prestasies van die afgelope dekade was die skep van modelle van die struktuur van die heelal met superrekenaars.

Hierdie modelle plaas die heelal in 'n boks, begin vanaf die vroeë heelal en brei uit na die moderne era. Donker materie word nie eweredig deur die heelal versprei nie. In plaas daarvan vorm dit 'n kosmiese web, met sterrestelsels aan die kruising van lang kettings sterrestelsels, almal geskei deur leemtes met 'n skynbare leë ruimte. Die swaartekrag van die donker materie is die krag agter hierdie struktuur.

Die heelal het begin as 'n digte, ultra-warm bundel subatomiese deeltjies. Ligte digtheidskommelings het plek gemaak vir die grootskaalse struktuur wat ons vandag sien.

Namate die heelal uitgebrei het - weer afkoeling en verhitting - het donker materie in duie gestort onder die swaartekrag. Gewone materie het gevolg op hierdie donker saak.

Digter streke van donker materie het groter hoeveelhede gewone materie aangetrek. As donker materie die web van struktuur is, word die vlieë op die web gevang as gewone materie - in die vorm van sterre en sterrestelsels.

NASA se COBE-missie het in die vroeë Heelal gesoek na en gevind dat digtheidskommelings voorkom. Hierdie skommelinge word weerspieël as temperatuurverskille op die kosmiese mikrogolfagtergrond. Hierdie lae-energie-bestraling het ongeveer 300 000 jaar na die oerknal ontstaan. Superrekenaarmodelle van die heelal bou voort op die COBE-data en ekstrapoleer deur die tyd om die kosmiese web van die moderne era te openbaar. Die streke met hoë en lae digtheid wat ons met COBE sien, is in wese die mure en leemtes wat ons vandag sien.

Alhoewel ons nie die donker materie wat die struktuur van die heelal beïnvloed, kan sien nie, kan ons dit op verskeie maniere opspoor in die hoop om die aard daarvan te verstaan. Twee Cosmic Journeys-missies, MAP en Planck, sal die mikrogolfagtergrond met nog groter resolusie as COBE ondersoek. Hierdie missies sal superrekenaarmodelle opskerp deur groter beperkinge op digtheidsskommelinge te plaas, deur die vorm van die heelal te bepaal en deur die verhouding tussen gewone materie en donker materie vas te stel.

'N Ander sleutelkomponent om die donker materie te verstaan, is die oplossing van die raaisel van die ontbrekende barione. Meer geheimsinnige saak? Ja, dit is waar. Soos voorheen gesê, is meer as 90 persent van alle materie donker materie. Van die oorblywende tien persent ontbreek die meeste hiervan! Hierdie soort materie word baronies genoem, die gewone dinge wat ons daagliks sien bestaan ​​uit protone, neutrone en elektrone. Waterstof is 'n voorbeeld van baroniese materiaal.

Groot hoeveelhede baryoniese materiaal word in die oerknal gevorm en word gesien in die vroeë, verre heelal in die spektra van lig vanaf kwasars terwyl dit deur waterstofwolke gaan, bekend as die lyman alfa-woud. Dit lyk asof hierdie saak uit ons plaaslike heelal verdwyn het. As ons dit vind, sal ons na die ligging en verspreiding van donker materie lei.

Constellation-X sal soek na die vermiste barione wat vasgevang is in die kanale van donker materie wat sterrestelsels, die grootste bekende strukture in die heelal, verbind. In die vroeë Heelal sien ons baie meer waterstof as vandag, omdat die waterstof koud was. Wolke van koue waterstof absorbeer lig wat daardeur gaan. Ons kan die waterstofwolke 'sien' op grond van die lig wat nie kan deurkom nie. Hoe meer waterstof, hoe minder lig deurgaan.

Namate die heelal ouer geword het, het meer sterre begin 'aanskakel', wat meer hitte by sterrestelsels gevoeg het en die waterstof opgewarm het. Die gas skok ook op terwyl dit ineenstort met die swaartekrag. Dit is moeiliker om warm waterstof te sien. Lig gaan daardeur sonder om soveel opgeneem te word as toe dit kouer was.

Constellation-X sal eerder absorberingslyne van suurstof en ander elemente wat swaarder is as waterstof soek. Hierdie elemente, wat miskien net 1 persent van die ontbrekende barione uitmaak, vertel ons hoeveel waterstof daar is. Hierdie absorberingslyne is egter baie flou. Hubble het spore van een soort suurstofisotoop gesien. Constellation-X sal sensitief genoeg wees om dowwe absorberingslyne van verskeie isotope van verskillende elemente op te spoor, en bied strenger beperkings om die totale hoeveelheid ontbrekende waterstof te bereken. In streke waar materiaal dig genoeg is om in X-strale te gloei, sal Constellation X ook emissielyne van verskillende gasse waarneem.

Dus, deur te soek na absorpsielyne van elemente wat swaarder is as waterstof, sal Constellation-X die struktuur van die Heelal in wese 'X-straal'. Ook sal ons 'n onbevooroordeelde manier vind om potensiaal vir donker materie oor 'n wye verskeidenheid rooi verskuiwings en massas te vind deur 'n soektog na X-straal-emissielyne, 'n X-straalopname genoem.

Albert Einstein se werk speel ook in op die soeke na die donker materie. Algemene Relatiwiteit voorspel dat materie (en die swaartekrag wat dit lewer) lig verwring. Ons het gesien hoe die lig buig as dit deur sterrestelsels en swart gate verbygaan, twee bronne van groot swaartekrag. Die erns van donker materie moet ook lig verdraai, al is dit subtieler.

Daar word gewerk om die gevolge van gravitasie-lens, of die buiging van die lig, wat deur donker materie geproduseer word, te soek. Dit behels die noukeurige ontleding van lig uit sterrestelsels in baie verre om bewyse van vervorming te vind, aangesien die lig verbygaan deur die tussenliggende streke van donker materie. Vir waarnemers word die lig van verre sferiese voorwerpe deur swaartekrag in elliptiese vorms getrek, 'n effek wat bekend staan ​​as kosmiese skuif. Deur die kosmiese skeersel wat in duisende sterrestelsels geproduseer word, te analiseer, kan ons die verspreiding van donker materie oor groot dele van die lug bepaal - 'n kragtige instrument om die fondamente van die kosmologie te toets.

Die GLAST-missie volg 'n ander benadering. GLAST sal na donker materie soek deur die gammastrale waar te neem wat geproduseer word in die interaksies van sekere eksotiese deeltjies - materie wat nog in die natuur waargeneem moet word, maar wat deur wetenskaplikes voorspel word. Sommige wetenskaplikes meen dat WIMP's, wat massiewe deeltjies met 'n swak interaksie het, 'n groot bydrae lewer tot donker materie. WIMP's het moontlik in die vroeë heelal gevorm en kan nou in donker materiehalo's wees wat sterrestelsels omring.

GLAST sal sensitief genoeg wees om gammastralings op te spoor wat geproduseer word wanneer twee sekere soorte WIMP's bots. Op hierdie manier gebruik GLAST die heelal as laboratorium om vas te stel of hierdie eksotiese deeltjies werklik in die natuur bestaan.

Die soorte donker materie en hul hoeveelhede is die belangrikste faktore om die struktuur van die Heelal te bepaal, sowel as die lot daarvan - of dit vir ewig sal ineenstort of uitbrei. Wetenskaplikes klassifiseer donker materie in 'koud' en 'warm'. 'N Voorbeeld van koue donker materie is WIMP's en aksies. 'N Voorbeeld van warm donker materie is die neutrino, 'n deeltjie soortgelyk aan 'n elektron, maar met nul verandering en baie min massa. Neutrino's is opgespoor, naamlik deur die Super-Kamiokande neutrino detector in Japan.

Warm donker materie beweeg vinnig en is minder swaartekraggebonde in vergelyking met die koue verskeidenheid. 'N Oorvloed warm donker materie sou lei tot 'n eweredig verspreide heelal. Daarenteen sou 'n oorvloed koue donker materie 'n klonterige heelal oplewer. Die sterker swaartekragpotensiaal daarvan lei tot materie wat daaroor saamtrek. Die bewyse wat ons vandag beskikbaar het, dui op 'n heelal met meer koue donker materie as warm donker materie. Ons sien dus 'n klonterige heelal, maar een wat die klonterigheid versprei.

Die ineenstorting van donker materie het hierdie struktuur geskep, met sterrestelsels en warm gas wat soos vlieë in 'n spinnerak vasgevang was. Bewyse neem toe dat die heelal vir ewig sal uitbrei. Die grootste ontdekking van die afgelope jaar is dat die uitbreidingstempo van die heelal blyk te versnel. Die verste sterrestelsels beweeg al hoe verder van mekaar af met 'n toenemende snelheid. Wat dryf hierdie versnelling aan? Nie swaartekrag nie.

Swaartekrag moet optree om die uitbreidingstempo te vertraag. As die Heelal regtig versnel, is daar moontlik 'n onbekende vorm van energie wat die swaartekrag teëwerk. Dit word 'donker energie' genoem.

Die oplossing van die raaisel van donker energie behels die ondersoek na die onderliggende toestande wat dui op die bestaan ​​van donker energie. Ons moet naamlik die digtheid van die materie in die heelal ken en die tempo van die uitbreiding daarvan oor tyd. Die Cosmic Journeys-missies sal dit bereik deur saam te werk om 'n inventaris van die heelal oor baie golflengtes te neem.

Reis na die begin van die tyd

Hoe is die Heelal gevorm? Die voorste model word die Big Bang Theory genoem. Hierdie model sê dat al die materie en bestraling wat ons vandag sien, op 'n eindige tyd in die verlede ontstaan ​​het - 'n enkelheid wat gelyk het soos wat ons sou verwag om in die middel van 'n swart gat te sien! Natuurkundiges en sterrekundiges wil so ver moontlik na hierdie tyd terugreis.

Wat in die eerste sekonde na die oerknal gebeur het, is net so belangrik soos die miljarde jare wat gevolg het. Gedurende hierdie tyd was die temperatuur so warm dat materie en bestraling soos ons dit vandag sien nie kon bestaan ​​nie. Wat wel bestaan, was miskien die baie teoretiese deeltjies waarna fisici vandag jag. Sulke hoë temperature kan ook moontlik maak dat swaartekrag met die ander drie kragte saamsmelt.

Tradisioneel het fisici reuse, aardgebonde deeltjieversnellers gebruik om die hitte en omgewing van die vroeë Heelal weer te gee. Tot dusver het hulle 'n omgewing weergegee soortgelyk aan die tyd toe die heelal 'n tien miljardste van 'n sekonde oud was, 'n periode wat die elektro-swak era genoem word toe elektromagnetisme en swak kragte onderskeibaar geword het. Deur na hierdie era te 'reis', het fisici getoon dat hierdie twee kragte twee aspekte van dieselfde verskynsel is. Ons doel is om nog verder terug te kyk in die tyd, toe die heelal baie jonger was as selfs 'n triljoenste van 'n triljoenste van 'n sekonde.

Terugreisend hoop ons om die inflasie-era, die Grand Unified Theory (GUT) -era en die spekulatiewe superstring-era te sien - dit kom alles in die eerste fraksie van 'n sekonde na die oerknal voor, en dit is van kardinale belang vir ons begrip van fisika buite die standaard. Model.

Gedurende die inflasie-era, 'n tien -32 sekonde na die oerknal, het die heelal in 'n skamele duisendste van 'n sekonde triljoene triljoene keer groter geword. Hierdie teoretiese snelle uitbreidingsperiode verklaar die breedte van die heelal wat ons vandag sien. In die GUT-era, toe die heelal net 'n ouderdom van 10 tot 35 sekondes oud was, is die sterk mag verenig met die elektro-swak. GUT staan ​​vir groot verenigde teorieë, want drie van die vier fundamentele kragte was verenig en kwantumgravitasie het moontlik bestaan.

In die superstring-era van 10 tot 44 sekondes was alle magte nie te onderskei nie. Dit is 'n tydperk genaamd Planck-tyd, die vroegste tyd waarop fisici kan bespiegel. Ons sal waarskynlik nooit in staat wees om omgewings wat verband hou met hierdie eras in die vroeë Heelal op Aarde met deeltjieversnellers weer te gee nie.

Ons kan egter die Heelal as 'n laboratorium gebruik en terug in die tyd reis. Die MAP- en Planck-missies is ons 'tydmasjiene'. Hierdie satelliete sal die kosmiese mikrogolf-agtergrond opspoor, straling wat voortgebring is toe die heelal net 300 000 jaar oud was, voor alle ander vorme van lig, en hulle sal dit met 'n veel groter hoek- en spektrale resolusie doen as enige missie wat voorheen gekom het, vanaf die COBE-satelliet in 1990 tot ballongedraagde eksperimente in 2000.

Geringe temperatuurverskille in hierdie mikrogolfstraling weerspieël die digtheidsverskil van toe die heelal minder as 10-25 sekondes oud was. Dit plaas ons aan die einde van die inflasie-era. MAP en Planck sal in werklikheid die eerste deeglike toets van die inflasieteorie lewer.

Jy sou nie dink dat ons verder in die tyd sou kon reis as dit nie, maar ons is van plan om dit te doen. Die CMBPOL-missie sal ook die kosmiese mikrogolfagtergrond waarneem, slegs die polarisasie van die mikrogolfstraling, nie die temperatuur nie. Hierdie missie hang af van MAP en Planck se bevestiging van voorspellings oor inflasieteorie: 'n plat heelal met oersteurings.

Inflasie sal swaartekraggolwe oplewer, wat opgespoor kan word deur middel van die unieke polarisasiepatroon wat hulle op die kosmiese mikrogolfagtergrond inskryf. Met CMBPOL reis ons na die begin van die inflasie-era, met 10 tot 32 sekondes, nader aan die geheime in die GUT-era.

'N Missie wat gevolg moet word na LISA, sal swaartekragstraling van hierdie inflasieperiode direk opspoor. Die missie behels twee onafhanklike swaartekraggolfantenne wat ingestel is op 'n golftydperk van een sekonde, waar die heelal stil is in alle ander vorme van swaartekragstraling.

Hierdie swaartekraggolwe, oorblyfsels van die oerknal, vul die heelal nou, net dit is te subtiel om met ons huidige tegnologie op te spoor.

Atoomfossiele vertel ook verhale.

Die OWL-missie kan ook die inflasie-era ondersoek met die opsporing van skaars kosmiese strale met 'n hoë energie. Hierdie kosmiese strale is subatomiese deeltjies wat so vinnig beweeg dat hulle meer energie besit as wat wetenskaplikes gedink het moontlik was. Die kosmiese strale moes in die plaaslike Heelal geproduseer word, want enige bekende deeltjie sou meer as 150 miljoen ligjare energie verloor het op die lang reis na die aarde deur te bots met kosmiese mikrogolf-agtergrondstraling.

Sommige wetenskaplikes meen dat die kosmiese strale met die hoogste energie die gevolg is van die vernietiging van topologiese defekte wat gedurende die inflasie-era ontstaan ​​het. Maar hulle kan ook van nabygeleë supermassiewe swart gate of selfs van neutronsterre kom. Ons sou kon sien as ons 'n groot aantal kosmiese strale gehad het. Die deeltjies met die hoogste energie is egter baie skaars - een keer per vierkante kilometer per eeu. As sodanig is nie meer as 'n paar geïdentifiseer met grondgebaseerde verklikkers nie.

OWL sal 'n nuwe soort tegnologie gebruik om groot gebiede in die Aarde se atmosfeer te monitor vir kosmiese stralingsaktiwiteit deur af te kyk vanuit die ruimte, nie na bo nie. Wanneer die deeltjies met die hoogste energie die atmosfeer binnedring, produseer dit 'n dowwe lig wat Uil sal opspoor.

OWL hoop om jaarliks ​​honderde van hierdie geheimsinnige deeltjies te identifiseer met die doel om hul oorsprong te identifiseer. Hulle sou inderdaad kon wys op 'n verskynsel wat nog nie ontdek is nie.

Kosmiese strale is soos fossiele uit die heelal, en NASA het verskeie kosmiese reise-missies wat dit sal versamel. Die ACCESS-missie sal op die Internasionale Ruimtestasie sit om 'n volledige reeks kosmiese strale van medium-energie te versamel, van waterstof tot bismut. Hierdie kosmiese strale is minder energiek as dié wat OWL sal soek, en ACCESS meet dit direk in 'n kosvormige kosmiese stralingsdetektor.

TOEGANG sal help om te bepaal waar hierdie geheimsinnige kosmiese strale vandaan kom, waaruit dit bestaan ​​en hoe dit tot sulke hoë snelhede versnel is. Hierdie kosmiese strale kom waarskynlik uit oorblyfsels van sterontploffings.

Kosmiese verbindings

NASA sal nie alleen wees in sy Kosmiese Reise nie. Die ruimteagentskap sal hand aan hand werk met die National Science Foundation (NSF) en die Departement van Energie (DOE). Die nuutgesette vennootskap, genaamd 'Connections: From Quarks to the Cosmos', hoop om fisici, sterrekundiges en ander professionele persone wat tradisioneel onafhanklik gewerk het, bymekaar te bring.

Die NSF en die DOE voer groot navorsingsprojekte uit waarby deeltjieversnellers en ondergrondse deeltjieverklikkers op die grond gebaseer is, waarnemings van ultra-hoë energie kosmiese strale, hoë-energie gammastrale, donker materie en donker energie grootskaalse lugopnames in mikrogolf, radio en optiese golflengtes op afstand gebaseerde waarnemings van kosmiese strale en gammastrale en teorie en rekenaarsimulasie werk.

Ondergrondse verklikkers soek na neutrino's en oorblyfsels van donker materie. Die NSF- en DOE-gesteunde Super-Kamiokande neutrino-opspoorder is byvoorbeeld 'n tenk van ultra suiwer water wat byna een kilometer ondergronds in Japan begrawe is. Neutrino's is elementêre deeltjies soos elektrone, net hulle het geen lading nie en amper geen massa nie. Baie glo dat neutrino's bydra tot sommige van die donker materie wat vroeër in hierdie artikel genoem is.

Ander detektore op die aarde is daarop gemik om die donker materie wat rondom ons kan voorkom, direk op te spoor. Dit sluit in WIMP en aksieverklikkers. Aksies, teoretiese eksotiese deeltjies wat vermoedelik bydra tot donker materiaal, kan in waarneembare mikrogolwe bars wanneer hulle baie sterk magnetiese velde teëkom.

Deeltjieversnellers word gebruik om deeltjies van donker materie te produseer, nuwe kragte te ontdek en die basis te verstaan ​​waarom ons meer materie as antimaterie in die heelal sien. Twee DOE-ondersteunde versnellers is by die Fermi National Accelerator Laboratory buite Chicago en die Stanford Lineêre Versnellersentrum, wat deur die Stanford Universiteit bedryf word. Deeltjieversnellers het die onderbou van die kern van 'n atoom geopenbaar.

Versnellers werk deur botsende deeltjies, soos lood- of waterstofprotone, wat hoë energieë opwek en die toestande simuleer van die eerste oomblikke na die oerknal toe die heelal 'n warm sop van subatomiese deeltjies was. Die verbinding tussen NASA, NSF en DOE sal sekerlik 'n totaal genereer wat groter is as die som van die dele daarvan.

Die kosmiese reismissies

Ours is 'n kosmiese reis geïnspireer deur swaartekrag en aangedryf deur resolusie. Elke Cosmic Journeys-missie sal ons nader aan 'n swart gat vervoer, nader aan die onsigbare gasse, die perkolaat tussen sterre en sterrestelsels, nader aan die begin van die tyd. Ons sal geen ster onaangeroer laat nie.

Ons sal die heelal onder streng toesig plaas en die massiewe en die minuut ondersoek - van samesmeltende sterrestelsels wat sterre verskeur tot atoedeeltjies wat deur skouspelagtige versnellers op die grootte van die Melkweg skiet. Hierdie verskynsels, gedikteer deur swaartekrag, bevat die geheime oor die geboorte van die Heelal, sy lot en al die warrel en gloei wat tussenin aangaan.

Ons is op die punt om groot deurbrake te maak wat gebaseer is op die verbinding van deeltjiefisika, swaartekrag en kosmologie. Soos met die vorige vordering in die fundamentele fisika, kan hierdie nuwe program 'n Nobelprys vind. en miskien selfs meer dramatiese Kosmiese reise! Hier is 'n paar van die Cosmic Journeys-missies wat deur NASA goedgekeur is of wat oorweeg word.

Goedgekeurde missies

KAART, die mikrogolfanisotropie-sonde, sal 'n akkurate volle lugkaart van die kosmiese mikrogolfagtergrond met hoë sensitiwiteit en hoekoplossing oplewer. Deur temperatuurskommelings te meet in hierdie mikrogolflig wat die Heelal bad, sal MAP insig gee oor die aard van swaartekrag, donker materie en die vroeë groei en uiteindelike lot van die Heelal.

SWIFT is 'n middelgrootte satellietmissie wat gammastraalbarstes sal opspoor en 'vinnig' (binne 'n minuut) sy UV / optiese en X-straalteleskope op die uitbarstings kan rig, en terselfdertyd die inligting aan ander satelliete en teleskope kan oordra. sodat hulle ook die bars kan waarneem. Swift moet vinnig optree, want hierdie uitbarstings - die kragtigste gebeurtenisse wat in die heelal bekend is, behalwe die oerknal - duur net 'n paar dae voordat hulle vir ewig vervaag. Gammastraalbarstings kom lukraak uit alle rigtings voor, hulle oorsprong is nie bekend nie.Tussen sarsies sal Swift besig wees met die bestudering van supermassiewe swart gate.

GLAST, die gammastraal-ruimteteleskoop, meet die mees energieke vorm van lig in die heelal, genaamd gammastrale. Een van die vele teikens van GLAST is swartgatstrale, deeltjiesversnellers in die ruimte wat baie kragtiger is as enigiets wat ons op die aarde kan bou. GLAST sal die meganisme van hierdie stralers bestudeer, asook soek na leidrade oor die aard van donker materie.

EERSTE, die Far InfraRed and Submillimetre Telescope, is 'n hoeksteenmissie van die Europese Ruimteagentskap (ESA) wat 'n swak bestudeerde streek van die elektromagnetiese band sal ondersoek. EERSTE sal insig gee oor die vorming van sterrestelsels, die lewensiklus van energie en materie, en swaartekrag aan die werk in die vroeë heelal. Planck, vernoem na die Duitse wetenskaplike en Nobelpryswenner Max Planck, sal die kosmiese mikrogolfagtergrond met groter akkuraatheid as MAP ondersoek. Planck is 'n ESA-missie wat met FIRST van stapel gestuur word.

Missies onder formulering

TOEGANG, die Advanced Cosmic-Ray Composition Experiment vir die Ruimtestasie, is 'n kosmiese straalverklikker wat in 2006 gelanseer en aan die Internasionale Ruimtestasie geheg word om ons te help om die oorsprong, verskeidenheid, verspreiding en lewensduur van elementêre deeltjies in ons sterrestelsel te begryp.

Konstellasie-X is 'n volgende generasie X-straalteleskoopmissie wat swartgate, Einstein se teorie van algemene relatiwiteit, sterrestelselvorming, die evolusie van die heelal op die grootste skaal, die herwinning van materie en energie, en die aard van donker materie sal ondersoek. Die Constellation-X-spektroskopie-missie behels vier teleskope van matige grootte wat in harmonie wentel en waarneem, en kombineer om die versamelingskrag van een reuse-teleskoop op te lewer.

LISA, die laserinterferometer-ruimteantenne, sal swaartekraggolwe waarneem van baie massiewe swart gate wat in die middelpunte van baie sterrestelsels voorkom. Gravitasiegolwe is een van die fundamentele boustene van ons teoretiese beeld van die heelal, maar tog is dit nie waargeneem nie. Die LISA-missie sal bestaan ​​uit drie ruimtetuie wat 'n gelyksydige driehoek vorm met 'n afstand van vyf miljoen kilometer tussen twee ruimtetuie. Gravitasiegolwe wat deur die sonnestelsel beweeg, sal klein veranderinge in die afstand tussen die ruimtetuig veroorsaak.

Voorgestelde sendingkonsepte

HSI, die spektroskopiesending met hoë resolusie, sal die X-strale met die hoogste energie met ongekende sensitiwiteit bestudeer, en aandag gee aan fundamentele vrae oor die oorsprong van swaar elemente en swart gate. HSI sal die naaste kyk nog na verre kwasars en nabygeleë swart gate en neutronsterre bied.

MAXIM Pathfinder, wat deel uitmaak van die Micro Arcsecond X-ray Imaging Mission-program, sal visioenêre tegnologie toets en belangrike wetenskaplike doelstellings uitvoer. Hierdie missie, soos die naam aandui, dien as 'n padvinder na die uiteindelike doel om 'n swart gat te beeld, wat deur die MAXIM-missie self bereik sal word. MAXIM Pathfinder sal ongeveer 10 000 keer sensitiewer wees as Chandra, en sal ons al hoe nader aan die skywe en strale wat met swart gate verband hou, bring.

MAKSIM, die Micro Arcsecond X-ray Imaging Mission, sal 'n swart gat beeld, 'n primêre doel van NASA se kantoor vir ruimtewetenskap en kosmiese reise. MAXIM moet 'n miljoen keer sensitiewer wees as Chandra om dit te bewerkstellig. 'N Direkte beeld van swaartekrag op sy uiterste punt is vir die fisika van fundamentele belang. MAXIM se onoortreflike resolusie - gelykstaande aan die oplossing van 'n funksie van die grootte van 'n eetbord op die oppervlak van die son - sal ontelbare ontdekkings oplewer en ons begrip van 'n menigte kosmiese bronne geweldig verbeter.

BESTAAN, die Energetic X-ray Imaging Survey Telescope, sal die X-straalfotone met die hoogste energie versamel van bronne soos neutronsterre, galaktiese swart gate, stofomhulde supermassiewe swart gate en streke van nukleosintese. EXIST sal die HSI, 'n harde X-straalspektroskopie-missie, aanvul en moontlik op die Internasionale Ruimtestasie sit.

STAAN OP, die gevorderde radiointerferometrie tussen die ruimte en die aarde, bestaan ​​uit een (of moontlik twee) 25-meter radioteleskope in 'n baie elliptiese aardbaan in samewerking met 'n groot aantal radioteleskope op die grond. Met behulp van die interferometrie-tegniek, wat baie kleiner teleskope in een kragtige teleskoop saamvoeg, sal ARSIE die resolusie hê om in te zoem op die basis van 'n swartgatstraal om te sien hoe materie in 'n swart gat gevoer word en hoe hierdie strale deeltjies gebruik word. vorm.

CMBPOL, die Kosmiese Mikrogolf Agtergrond Polarisasie-eksperiment, is 'n opvolg op die MAP- en Planck-missies, en meet hierdie keer die polarisasie van mikrogolfstraling wat deur die Oerknal geproduseer word, in plaas van temperatuurverskille in daardie straling. Hierdie missie toets die teorie van inflasie, wat verklaar dat die vroeë heelal in slegs 'n duisendste van 'n sekonde duisend maal groter geword het, miskien 10 tot 35 sekondes na die oerknal. As die inflasieteorie waar is, sou CMBPOL in staat wees om kosmologiese swaartekraggolwe op te spoor wat deur hierdie era voortgebring is. CMBPOL kan ook onderskei tussen mededingende modelle vir die vorming van die vroegste sterrestelsels en supermassiewe swart gate.

UIL, afkorting vir Omkringende groothoek-ligversamelaars, sal die kosmiese strale met die hoogste energie bespeur. Die oorsprong van hierdie energieke deeltjies is 'n raaisel: die deeltjies moes êrens naby ontstaan ​​het (150 miljoen ligjaar), want deeltjies uit verre bronne verloor energie op pad na die aarde. Niks waarvan ons naby die aarde weet, kan sulke energieke deeltjies voortbring nie. Uil, bestaande uit twee satelliete wat die aarde se atmosfeer van bo af waarneem, kan ons ook vertel van die toestande van die heelal toe dit slegs triljoenste triljoenderdes van 'n tweede was.


Ten slotte is daar katadioptriese teleskope wat elemente van refraktore en weerkaatsers in hul ontwerp kombineer. Die eerste sulke teleskoop is in 1930 deur die Duitse sterrekundige Bernhard Schmidt geskep. Dit het 'n primêre spieël aan die agterkant van die teleskoop gebruik met 'n glasplaat aan die voorkant van die teleskoop, wat ontwerp is om sferiese afwyking te verwyder. In die oorspronklike teleskoop is fotografiese films met die grootste fokus geplaas. Daar was geen sekondêre spieël of ooglede nie. Die afstammeling van die oorspronklike ontwerp, genaamd Schmidt-Cassegrain-ontwerp, is die gewildste soort teleskoop. Dit is in die 1960's uitgevind en het 'n sekondêre spieël wat lig deur 'n gat in die primêre spieël na 'n okulêr weerkaats.

Die tweede styl van katadioptriese teleskoop is uitgevind deur 'n Russiese sterrekundige, D. Maksutov. ('N Nederlandse sterrekundige, A. Bouwers, het in 1941 'n soortgelyke ontwerp voor Maksutov geskep.) In die Maksutov-teleskoop word 'n meer sferiese korrigeringslens as in die Schmidt gebruik. Andersins is die ontwerpe baie soortgelyk. Vandag se modelle staan ​​bekend as Maksutov –Cassegrain.


Hubble-ruimteteleskoop

Ons redakteurs sal hersien wat u ingedien het en bepaal of die artikel hersien moet word.

Hubble-ruimteteleskoop (HST), die eerste gesofistikeerde optiese sterrewag wat in 'n wentelbaan om die aarde geplaas word. Die atmosfeer van die aarde verduister die siening van hemelse voorwerpe op die grondgebied deur sterrekundiges deur ligstrale daarvan op te neem of te verdraai. 'N Teleskoop wat in die buitenste ruim gestasioneer is, is egter heeltemal bokant die atmosfeer en ontvang baie helderder, helderder en meer detail as grondteleskope met vergelykbare optika.

Nadat die Amerikaanse Kongres die konstruksie in 1977 goedgekeur het, is die Hubble-ruimteteleskoop (HST) onder toesig van die National Aeronautics and Space Administration (NASA) van die Verenigde State gebou en is vernoem na Edwin Hubble, die vernaamste Amerikaanse sterrekundige van die Verenigde State. 20ste eeu. Die HST is deur die bemanning van die ruimtetuig ongeveer 600 km (370 myl) bo die aarde in 'n baan geplaas Ontdekking op 25 April 1990.

Die HST is 'n groot weerkaatsende teleskoop waarvan die spieëloptiek lig van hemelse voorwerpe versamel en in twee kameras en twee spektrograwe (wat die bestraling in 'n spektrum skei en die spektrum opneem) rig. Die HST het 'n primêre spieël van 2,4 meter (94 duim), 'n kleiner sekondêre spieël en verskillende opname-instrumente wat sigbare, ultraviolet en infrarooi lig kan opspoor. Die belangrikste van hierdie instrumente, die breëveld-planetêre kamera, kan wye of hoë resolusie-beelde van die planete en galaktiese en ekstragalaktiese voorwerpe neem. Hierdie kamera is ontwerp om beeldresolusies te bereik wat tien keer groter is as dié van selfs die grootste aarde-teleskoop. 'N Vaag-voorwerp-kamera kan 'n voorwerp 50 keer flouer opspoor as enigiets wat deur enige grondteleskoop waarneembaar is.' N Dowwe-voorwerp-spektrograaf versamel data oor die chemiese samestelling van die voorwerp. 'N Hoë-resolusie-spektrograaf ontvang verre voorwerpe se ultravioletlig wat weens die atmosferiese absorpsie nie die aarde kan bereik nie.

Ongeveer een maand na die bekendstelling het dit geblyk dat die groot hoofspieël van die HST in die verkeerde vorm geslyp is weens foutiewe toetsprosedures deur die vervaardiger van die spieël. Die gevolglike optiese defek, sferiese afwyking, het veroorsaak dat die spieël onduidelik eerder as skerp beelde opgelewer het. Die HST het ook probleme ontwikkel met sy gyroskope en met sy sonkrag-skikkings. Op 2–13 Desember 1993 'n sending van die NASA-ruimtetuig Probeer probeer om die optiese stelsel en ander probleme van die teleskoop reg te stel. In vyf ruimtewandelings het die ruimtevaarder die HST se wyeveld-planetêre kamera vervang en 'n nuwe toestel geïnstalleer wat 10 klein spieëls bevat om die ligpaaie van die primêre spieël na die ander drie wetenskaplike instrumente reg te stel. Die missie was 'n ongekwalifiseerde sukses en die HST het spoedig op sy volle potensiaal begin werk en skouspelagtige foto's van verskillende kosmiese verskynsels terugbesorg.

Drie daaropvolgende ruimtetuigmissies in 1997, 1999 en 2002 het die HST se gyroskope herstel en nuwe instrumente bygevoeg, waaronder 'n naby-infrarooi spektrometer en 'n wyeveldkamera. Die laaste ruimtetuigmissie om die HST te bedien, wat bedoel is om 'n nuwe kamera en 'n ultraviolet spektrograaf te installeer, is in 2009 van stapel gestuur. Die HST sal na verwagting ten minste 2021 in gebruik bly, waarna dit na verwagting deur die James Webb vervang sal word. Ruimteteleskoop, toegerus met 'n spieël wat sewe keer groter is as die van die HST.

Die ontdekkings van die HST het 'n rewolusie in die sterrekunde gemaak. Waarnemings van Cepheid-veranderlikes in nabygeleë sterrestelsels het die eerste akkurate bepaling van Hubble se konstante moontlik gemaak, wat die tempo van die uitbreiding van die heelal is. Die HST het jong sterre gefotografeer met skywe wat uiteindelik planetêre stelsels sal word. Die Hubble Deep Field, 'n foto van ongeveer 1500 sterrestelsels, het galaktiese evolusie oor byna die hele geskiedenis van die heelal geopenbaar. Binne die sonnestelsel is die HST ook gebruik om Hydra en Nix, twee mane van die dwergplaneet Pluto, te ontdek.


Kyk die video: Andromeda galaxy NASAESA Hubble Space Telescope (Februarie 2023).