Двадцатый век: 2000-е и WMAP.
Оригинал: http://scienceblogs.com/startswithabang/2009/07/the_last_100_years_the_2000s_a.php
Итак, прошло сто лет и мы от Вселенной ограниченной Млечным путем, управляемой законами Ньютона, наконец-то пришли ко Вселенной, которая с ускорением расширяется, включает в себя сотни миллиардов галактик, окружена темной материей, начавшаяся с Большого Взрыва, причиной которого стала инфляция и которая закончит свое существование в смертельном холоде, разлетевшихся в бесконечность галактик. Мы нашли и подтвердили новую теорию гравитации, узнали откуда взялись все элементы в мире. Мы засекли нейтрино, долетевшие до нас со звезд в ста тысячах световых лет от нас. И, конечно, мы погуляли по Луне. :)
И, насколько это было возможно, я попытался описать людей, которые внесли большой вклад в эти достижения. Но говоря по правде, почти за всеми этими открытия, стояли огромные группы неизвестных ученых, что работали с перечисленными мной великими умами.
Почти все сложнейшие спутники, исследования, компьютерные модели и симуляции, эксперименты, которые открыли для нас ОГРОМНОЕ количество данных о Вселенной, были созданы большими командами ученых, а не просто уникальными индивидуалистами. Так что, в качестве главного открытия 2000-х, я выбираю исследования спутника, the Wilkinson Microwave Anisotropy Probe или WMAP.
WMAP в целом не сложен: Это телескоп сконструированный для исследования микроволнового света, с двух разных точек в небе, в один и тот же момент. То есть, мы можем использовать его, для отображения всего неба сразу. Почему это важно? Вот в чем проблема: сразу после Большого Взрыва, Вселенная была горячей, сдавленной, расширяющейся и очень гладкой. Позвольте мне показать вам, что я имею ввиду. Земля это сфера, но я не могу показать вам сферу используя лишь два измерения. Для этого мы используем проекции. В идеале, я хотел бы показать вам карту, которая показывает все континенты, поверхность воды в нужном месте, а не так, как это выглядит на проекции Меркатора, к которой мы привыкли. Так что я покажу вам такую карту:
И , в целом, она не так плоха. Если вы посмотрите на небо в видимом и инфракрасном свете и отметите все, что увидите там, где оно есть, то мы получим карту неба. На которой, вон та белая штука в середине это наша галактика, а все остальные пятна разного цвета это галактики, что мы видим во Вселенной. Честно говоря, это удивительная картинка, если осознать ее масштаб:
Эта карта Вселенной какова она сегодня, в возрасте 13.7 миллиардов лет.
Микроволновое небо, как вы помните, это свечение оставшееся нам от Большого Взрыва. Но это особая реликвия из прошлого, так как она не изменялась с того момента, когда Вселенной было всего 380,000 лет! Так что, когда мы смотрим в микроволновое небо, мы видим Вселенную такой, какая она была только в начале своего пути. И как же оно выглядит? Ну, с 1964 по 1979, мы представляли его себе вот так:
Да, это полный провал. :) Это не могло быть верным. Что мы видим, так это бесконечную одну и ту же температуру в 3 Кельвина. В ранней Вселенной температура была связана с плотностью. Так что если температура была везде одинакова, значит и давление так же было одним и тем же. Но если давление было равномерным, то мы бы имели скопления галактик в одних местах и абсолютную пустоту в других. Следовательно, неравномерности в давлении и температуре необходимое условие, чтобы Вселенная выглядела так, какова она сейчас.
В 1979, мы обнаружили, что одна часть неба горячее другой, на пару тысячных градуса.
Это означает, что мы движемся во Вселенной в соответствии с законом Хаббла, на пару сотен километров в секунду. Однако, откуда все эти части для структуры появились? В 1990-м, спутник COBE дал нам подсказку, показав различия в сотню тысяч градусов:
Это было довольно низкое разрешение. Но у нас появился спутник WMAP и вот какое изображение микроволнового неба(без галактик) мы смогли получить.
И... М-м-м... Круто. Звезды, галактики и все структуры во Вселенной, что мы имеем сегодня, появились из-за флюктуации(случайного отклонения) на всего несколько сотых-тысячных градусов в ранней Вселенной.
<От Вани: он имеет ввиду, что как вы можете заметить на фотографии неба(той, где мы это белая клякса) галактики, как бы собраны в группы и это в итоге объяснилось тем, что в некоторых местах в ранней Вселенной температура отклонилась на пару сотен тысячных и это дало возможность зародиться в этих местах материи.>
Научные данные, полученные с помощью спутника WMAP были абсолютно беспрецедентными для космологии. Они позволили нам определить, что кроме прочего, наша Вселенная:
* Состоит из нормальной материи(протоны, нейтроны, электроны) меньше, чем на 5%,
* включает в себя 22% темной материи,
* которая не есть нейтрино (по крайней мере, в общепринятом понимании),
* и примерно 74% темной энергии,
* она пространственно плоская
* и прозрачна для видимого света только с красным смещением в 10 или около того.
Есть еще много интересных открытий, что подарил нам спутник WMAP. Он сильно помог нам укрепить наш взгляд на мир и измерить множество важных и интересных показателей. И это делает его самым важным открытие за последние годы для меня.
Итак, прошло сто лет и мы от Вселенной ограниченной Млечным путем, управляемой законами Ньютона, наконец-то пришли ко Вселенной, которая с ускорением расширяется, включает в себя сотни миллиардов галактик, окружена темной материей, начавшаяся с Большого Взрыва, причиной которого стала инфляция и которая закончит свое существование в смертельном холоде, разлетевшихся в бесконечность галактик. Мы нашли и подтвердили новую теорию гравитации, узнали откуда взялись все элементы в мире. Мы засекли нейтрино, долетевшие до нас со звезд в ста тысячах световых лет от нас. И, конечно, мы погуляли по Луне. :)
И, насколько это было возможно, я попытался описать людей, которые внесли большой вклад в эти достижения. Но говоря по правде, почти за всеми этими открытия, стояли огромные группы неизвестных ученых, что работали с перечисленными мной великими умами.
Почти все сложнейшие спутники, исследования, компьютерные модели и симуляции, эксперименты, которые открыли для нас ОГРОМНОЕ количество данных о Вселенной, были созданы большими командами ученых, а не просто уникальными индивидуалистами. Так что, в качестве главного открытия 2000-х, я выбираю исследования спутника, the Wilkinson Microwave Anisotropy Probe или WMAP.
WMAP в целом не сложен: Это телескоп сконструированный для исследования микроволнового света, с двух разных точек в небе, в один и тот же момент. То есть, мы можем использовать его, для отображения всего неба сразу. Почему это важно? Вот в чем проблема: сразу после Большого Взрыва, Вселенная была горячей, сдавленной, расширяющейся и очень гладкой. Позвольте мне показать вам, что я имею ввиду. Земля это сфера, но я не могу показать вам сферу используя лишь два измерения. Для этого мы используем проекции. В идеале, я хотел бы показать вам карту, которая показывает все континенты, поверхность воды в нужном месте, а не так, как это выглядит на проекции Меркатора, к которой мы привыкли. Так что я покажу вам такую карту:
И , в целом, она не так плоха. Если вы посмотрите на небо в видимом и инфракрасном свете и отметите все, что увидите там, где оно есть, то мы получим карту неба. На которой, вон та белая штука в середине это наша галактика, а все остальные пятна разного цвета это галактики, что мы видим во Вселенной. Честно говоря, это удивительная картинка, если осознать ее масштаб:
Эта карта Вселенной какова она сегодня, в возрасте 13.7 миллиардов лет.
Микроволновое небо, как вы помните, это свечение оставшееся нам от Большого Взрыва. Но это особая реликвия из прошлого, так как она не изменялась с того момента, когда Вселенной было всего 380,000 лет! Так что, когда мы смотрим в микроволновое небо, мы видим Вселенную такой, какая она была только в начале своего пути. И как же оно выглядит? Ну, с 1964 по 1979, мы представляли его себе вот так:
Да, это полный провал. :) Это не могло быть верным. Что мы видим, так это бесконечную одну и ту же температуру в 3 Кельвина. В ранней Вселенной температура была связана с плотностью. Так что если температура была везде одинакова, значит и давление так же было одним и тем же. Но если давление было равномерным, то мы бы имели скопления галактик в одних местах и абсолютную пустоту в других. Следовательно, неравномерности в давлении и температуре необходимое условие, чтобы Вселенная выглядела так, какова она сейчас.
В 1979, мы обнаружили, что одна часть неба горячее другой, на пару тысячных градуса.
Это означает, что мы движемся во Вселенной в соответствии с законом Хаббла, на пару сотен километров в секунду. Однако, откуда все эти части для структуры появились? В 1990-м, спутник COBE дал нам подсказку, показав различия в сотню тысяч градусов:
Это было довольно низкое разрешение. Но у нас появился спутник WMAP и вот какое изображение микроволнового неба(без галактик) мы смогли получить.
И... М-м-м... Круто. Звезды, галактики и все структуры во Вселенной, что мы имеем сегодня, появились из-за флюктуации(случайного отклонения) на всего несколько сотых-тысячных градусов в ранней Вселенной.
<От Вани: он имеет ввиду, что как вы можете заметить на фотографии неба(той, где мы это белая клякса) галактики, как бы собраны в группы и это в итоге объяснилось тем, что в некоторых местах в ранней Вселенной температура отклонилась на пару сотен тысячных и это дало возможность зародиться в этих местах материи.>
Научные данные, полученные с помощью спутника WMAP были абсолютно беспрецедентными для космологии. Они позволили нам определить, что кроме прочего, наша Вселенная:
* Состоит из нормальной материи(протоны, нейтроны, электроны) меньше, чем на 5%,
* включает в себя 22% темной материи,
* которая не есть нейтрино (по крайней мере, в общепринятом понимании),
* и примерно 74% темной энергии,
* она пространственно плоская
* и прозрачна для видимого света только с красным смещением в 10 или около того.
Есть еще много интересных открытий, что подарил нам спутник WMAP. Он сильно помог нам укрепить наш взгляд на мир и измерить множество важных и интересных показателей. И это делает его самым важным открытие за последние годы для меня.