Ang Galaxy cluster LCDCS-0829, tulad ng sinusunod ng Hubble Space Telescope. Ang kumpol ng kalawakan na ito ay nagpapabilis sa amin, at sa loob lamang ng ilang bilyong taon ay hindi maaabot, kahit na sa bilis ng ilaw. Credit ng larawan: ESA / Hubble & NASA.

Paano natin naiintindihan ang kosmiko na kailaliman?

Ang pagtingin sa mahusay, madilim na hindi kilalang ay isang misteryo sa libu-libong taon. Hindi na!

"Hindi masasabi ng science ang teolohiya kung paano bumuo ng isang doktrina ng paglikha, ngunit hindi ka maaaring magtayo ng isang doktrina ng paglikha nang hindi isinasaalang-alang ang edad ng uniberso at ang ebolusyon ng character ng kosmikong kasaysayan." -John Polkinghorne

Ang isang pagtingin sa kalangitan ng gabi ay nagtaas ng tanong na maaaring isipin ng sinumang intelihente, mausisa na tao:

  • Ano ang mga puntong iyon ng ilaw sa kalangitan?
  • Mayroon bang iba pang mga Suns tulad ng ating sarili, at kung gayon, mayroon ba silang mga planeta tulad natin?
  • Gaano kalayo ang mga bituin, at gaano katagal sila nabubuhay?
  • Ano ang namamalagi sa kabila ng ating kalawakan na Milky Way?
  • Ano ang hitsura ng buong Uniberso?
  • At paano ito naging ganito?

Sa libu-libong taon, ito ay mga katanungan para sa mga makata, pilosopo at teologo. Ngunit siyentipiko, hindi lamang namin natuklasan ang mga sagot sa lahat ng mga katanungang ito, ngunit ang mga sagot ay nagtaas ng kahit na mas malaki na hindi namin inaasahan.

Isang pamantayang oras ng kosmiko ng kasaysayan ng ating Uniberso. Credit ng larawan: NASA / CXC / M.Weiss.

Maliban sa ilang mga katawan sa aming Sistema ng Solar na sumasalamin sa ating ilaw ng Araw na bumalik sa amin, ang bawat punto ng nagniningning na ilaw na nakikita natin sa kalangitan ng gabi ay isang bituin. Dumating ang mga ito sa iba't ibang kulay, mula pula hanggang kahel hanggang dilaw hanggang puti at asul, at nagmumula ang mga ito sa iba't ibang mga ningning, mula lamang sa 0.1% bilang maliwanag na ating Araw hanggang sa literal na milyun-milyong beses ang ningning ng Araw. Napakalayo ng mga ito na lumilitaw na sila ay nasa parehong posisyon hindi lamang gabi pagkatapos ng gabi, ngunit taon-taon din. Ang pinakaunang pagtatangka upang masukat ang kanilang mga distansya ay batay sa isang pag-aakala: kung ang mga bituin ay magkapareho sa Araw, gaano kabuti ang mga ito? Batay sa aming pag-unawa sa kung paano naaapektuhan ang kaliwanagan, ang pinakamaliwanag na bituin ng kalangitan, ang Sirius, ay tinatayang 0.4 light years ang layo, isang napakalaking distansya. Kung alam nila noong 1600s kung gaano karaming beses na mas maliwanag ang Sirius kaysa sa Araw, ang pagtatantya ng distansya ay aabutin ng mas mababa sa 10%.

Ang aming araw ay isang bituin na G-class. Bagaman ang mas malaki, mas maliwanag ay mas kahanga-hanga, mas kaunti ang bilang nila. Si Sirius, isang bituin na A-class, ay 20-25 beses na mas maliwanag kaysa sa ating Araw, gayon pa man O, B at A na mga bituin ay kumakatawan lamang sa 1% ng mga bituin * kabuuang * sa kalawakan. Credit credit: gumagamit ng Wikimedia Commons na si LucasVB.

Na ang iba pang mga bituin ay Suns tulad ng aming sarili ay hindi napatunayan hanggang sa pag-imbento ng spectroscopy, kung saan maaari naming masira ang ilaw sa mga indibidwal na mga haba at makita ang mga lagda ng kung ano ang mga atoms at molecules. Humigit-kumulang sa 90% ng mga bituin ang mas maliit at malabo kaysa sa amin, tungkol sa 5% ay mas malaki at mas maliwanag, at halos 5% ay ang Sun-like sa kanilang masa, laki at ningning. Sa nakalipas na 25 taon, natuklasan namin na ang mga planeta ay pamantayan sa paligid ng mga bituin, na nakumpirma ang higit sa 3,000 mga planeta na lampas sa aming sariling Sistema ng Solar. Ang spakerec ng Kepler ng NASA ay sa pinakamalawak na tool sa paghahanap ng planeta na ginamit namin, na natuklasan ang halos 90% ng mga exoplanets na alam natin ngayon.

Ang 21 na mga planeta ng Kepler na natuklasan sa mga tirahan ng mga bituin ng kanilang mga bituin, hindi mas malaki kaysa sa dalawang beses ang diameter ng Earth. (Ang Proxima b, na hindi natuklasan kasama si Kepler, ay magdadala ng bilang hanggang sa 22.) Karamihan sa mga mundong ito ay nag-orbit ng mga pulang dwarf, na malapit sa

Sa pamamagitan ng pagsukat kung paano gumagalaw ang isang bituin dahil sa gravitational tug ng mga planeta nito, maaari nating bawasan ang kanilang masa at orbital period. Sa pamamagitan ng pagsukat kung magkano ang ilaw ng isang bituin dahil sa isang planeta na dumaraan sa harap nito, masusukat natin ang kapanahunan nito at ang pisikal na sukat nito. Sa ngayon, mahigit sa 20 mabatong, humigit-kumulang na may sukat na Earth ay natagpuan sa "potensyal na mapayaman" na mga zone sa paligid ng kanilang mga bituin, nangangahulugang kung ang mga mundong ito ay may mga atmospera na tulad ng Earth, magkakaroon sila ng tamang temperatura at panggigipit para sa likidong tubig sa kanilang ibabaw. Karamihan sa mga kamakailan lamang, ang Proxima Centauri, ang pinakamalapit na bituin sa aming Araw, ay natagpuan na bahay na marahil ang pinaka-katulad na planeta tulad ng Earth, sa 4.2 light years na ang layo.

Ang paglalagay ng isang artist ng Proxima Centauri tulad ng nakikita mula sa

Upang tumpak na masukat ang mga distansya sa mga bituin, ang pinakamahusay na pamamaraan ay upang masukat ang kanilang mga posisyon nang tumpak hangga't maaari sa paglipas ng isang buong taon. Habang gumagalaw ang Earth sa orbit nito sa paligid ng Araw, naglalakbay hanggang sa 300 milyong kilometro mula sa lokasyon nito anim na buwan bago, lilitaw ang pinakamalapit na mga bituin upang lumipat, sa parehong paraan na lumilitaw ang iyong hinlalaki upang lumipat kung hawakan mo ito sa haba ng braso at isara ang isa mata sa una, pagkatapos ay buksan ito at isara ang isa pa.

Ang pamamaraang paralaks, na ginagamit ng GAIA, ay nagsasangkot ng maliwanag na pagbabago sa posisyon ng isang malapit na bituin na kamag-anak sa mas malayong, background. Credit ng larawan: ESA / ATG medialab.

Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, na kilala bilang paralaks, ay hindi unang tumpak na sinusukat hanggang sa kalagitnaan ng ika-19 na siglo, na nagbibigay sa amin ng distansya sa pinakamalapit na mga bituin. Kapag alam mo kung gaano kalayo ang isang bituin at sinusukat mo ang iba pang mga pag-aari, maaari mong gamitin ang impormasyong iyon upang makilala ang iba pang mga bituin tulad nito, at sa gayon matukoy kung gaano kalayo ang anumang nakikita mo sa Uniberso. Maaari naming hakbang mula sa pinakamalapit na mga bituin hanggang sa lahat ng mga bituin sa aming kalawakan hanggang sa mga bituin sa mga kalawakan na lampas sa aming sarili sa pinaka malayong mga kalawakan na nakikita.

Ang Hubble eXtreme Deep Field (XDF), na nagpahayag ng humigit-kumulang na 50% na higit pang mga kalawakan-per-square-degree kaysa sa nakaraang Hardin na Malalim. Credit ng larawan: NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee, at P. Oesch, University of California, Santa Cruz; R. Bouwens, Leiden University; at ang HUDF09 Team.

Gumagana ito tulad ng isang hagdan, kung saan tumapak ka sa unang rung at gagamitin ang hakbang na iyon upang makarating sa susunod na rung, at sa bawat oras na makakuha ka ng kaunti pa sa iyong paglalakbay. Ang satellite GAIA ng European Space Agency, na inilunsad noong 2013, ay naglalayong masukat ang mga paralaks na posisyon ng milyun-milyong mga bituin, na binibigyan kami ng pinaka ligtas na "unang rung" sa kosmiko na layo ng hagdan ng lahat ng oras.

Isang mapa ng density ng bituin sa Milky Way at kalapit na kalangitan, malinaw na ipinapakita ang Milky Way, malaki at maliit na Magellanic Clouds, at kung titingnan mo nang mas malapit, NGC 104 sa kaliwa ng SMC, NGC 6205 nang bahagya sa itaas at sa kaliwa ng ang galactic core, at NGC 7078 bahagyang sa ibaba. Credit ng larawan: ESA / GAIA.

Ang mga bituin ay sumunog sa kanilang gasolina tulad ng ginagawa ng Araw: sa pamamagitan ng pag-convert ng hydrogen sa helium sa kanilang mga cores. Ang prosesong ito ng nuclear fusion ay naglalabas ng isang napakalaking halaga ng enerhiya ng Einstein's E = mc ^ 2, dahil ang bawat helium nucleus na gawa mo mula sa apat na hydrogen nuclei ay 0.7% mas magaan kaysa sa kung sinimulan mo. Sa paglipas ng 4.5 bilyong taong kasaysayan ng ating Araw, nawala ang humigit-kumulang na masa ng Saturn sa proseso ng pagniningning sa paraan nito. Ngunit sa ilang mga punto, ang Sun at bawat bituin sa Uniberso ay mauubusan ng gasolina sa core nito.

Ang anatomya ng Araw, kabilang ang panloob na pangunahing, na kung saan ay ang tanging lugar kung saan nangyayari ang pagsasanib. Credit ng larawan: NASA / Jenny Mottar.

Kapag ginawa nito, mapapalawak ito at magiging isang pulang higante, na nag-aaklas ng helium sa carbon. Kahit na ang mas maraming mga bituin ay maglagay ng carbon sa oxygen, oxygen sa silikon, asupre at magnesiyo, at ang pinaka-napakalaking mga bituin ay maglagay ng silikon sa bakal, kobalt at nikel. Ang mga bituin na tulad ng aming Araw ay mamamatay nang mahina, na sumasabog sa kanilang mga panlabas na layer sa isang planeta na nebula, habang ang pinaka-napakalaking mga bituin ay mamamatay sa isang sakuna na pagsabog ng supernova, na may parehong pag-recycle ng mabibigat na elemento na nabuo sa loob ng interstellar medium.

Ang aming Araw ay magkakaroon ng isang buong buhay ng halos 12 bilyong taon, habang ang pinakamababang-masa na mga bituin (sa halos 8% na masa ng aming Araw) ay susunugin sa pamamagitan ng kanilang gasolina ng pinakamabagal, na naninirahan nang higit sa 10 trilyon na taon: maraming beses kasalukuyang edad ng Uniberso. Ngunit ang pinaka-napakalaking mga bituin ay sumunog sa kanilang gasolina nang mas mabilis, na may ilang mga bituin na nabubuhay lamang ng ilang milyong taon bago sila namatay at pinatalsik ang kanilang mabibigat na elemento sa Uniberso.

Ang supernova na natitirang N 49, na matatagpuan sa loob ng aming sariling Milky Way. Credit ng larawan: NASA / ESA at Ang Hubble Heritage Team (STScI / AURA).

Ang mga mabibigat na elemento tulad ng carbon, oxygen, nitrogen, phosphorous, silikon, tanso at iron ay hindi lamang mahalaga sa buhay-as-we-know-it, ngunit para sa paglikha ng mga mabatong planeta sa unang lugar. Tumatagal ng maraming henerasyon ng mga bituin na naninirahan, nasusunog sa pamamagitan ng kanilang gasolina, namamatay at nagreresiklo muli ng mga sangkap pabalik sa espasyo, kung saan nakakatulong silang mabuo ang mga susunod na henerasyon ng mga bituin, upang mabuhay ang isang mundo tulad ng Earth. At narito, mula sa aming pananaw, napagmasdan namin ang Uniberso, hindi lamang sa kabuuan ng magagandang distansya ng kosmiko, ngunit bumalik sa nakaraan ng Uniberso.

Ang kalawakan NGC 7331, na may higit na malayong mga kalawakan at mas malapit, mga harapan ng mga bituin din sa frame. Credit ng larawan: Adam Block / Mount Lemmon SkyCenter / University of Arizona.

Ang katotohanan na ang bilis ng ilaw ay may hangganan at pare-pareho, sa 299,792,458 m / s, hindi lamang nangangahulugang mayroong pagkaantala sa pagpapadala ng mga signal sa napakalaking distansya. Nangangahulugan ito na habang tinitingnan natin ang mga bagay na malayo, nakikita natin sila hindi katulad ngayon, ngunit bilang sila ay bumalik sa malayong nakaraan ng Uniberso. Tumingin sa isang bituin na 20 light years ang layo, at nakikita mo ito tulad ng 20 taon na ang nakalilipas. Tumingin sa isang kalawakan na 20 milyong light years ang layo, at nakikita mo ito 20 milyong taon na ang nakalilipas.

Ang mga Galaxies na katulad ng Milky Way tulad ng una sa mga oras ng Unibersidad. Credit ng larawan: NASA, ESA, P. van Dokkum (Yale University), S. Patel (Leiden University), at ang 3D-HST Team.

Napatingin kami sa ngayon, salamat sa malakas na teleskopyo tulad ng Hubble, na napanood namin ang mga kalawakan sa Uniberso na bilyun-bilyong taon na ang nakalilipas, pabalik nang ang Uniberso ay ilang porsyento lamang nito edad. Nakita namin na ang mga galax sa nakaraan ay mas maliit, hindi gaanong napakalaking, bluer sa intrinsic na kulay, bumubuo ng mga bituin nang mas mabilis, at hindi gaanong yaman sa mga mabibigat na elemento na kailangan namin upang bumuo ng mga planeta. Nakita din natin na, sa paglipas ng panahon, ang mga kalawakan na ito ay magkakasamang magkasama upang mabuo ang mas malalaking istruktura. Maaari nating isama ang buong larawang ito, at mailarawan kung paano nagbago ang Uniberso upang maging paraan kung paano ito naroroon.

Ang buong Universe ay isang malawak na kosmiko web, kung saan ang mga kalawakan at kumpol ng mga kalawakan ay bumubuo sa intersection ng mga cosmic filament na ito. Sa pagitan, maraming mga kosmiko voids na wala ng mga bituin at kalawakan, kung saan ang gravitation sa mga lugar na mas madidhi ay nakuha ang bagay na iyon upang magamit para sa iba pang mga layunin. Nakikita namin ang nangyayari sa aming lokal na scale ngayon, dahil ang mga kalawakan sa lokal na grupo ay lumilipat patungo sa isa't isa. Sa ilang mga punto, apat-hanggang-pitong bilyong taon sa hinaharap, ang aming pinakamalapit na malaking kapitbahay, si Andromeda, ay makakasama sa aming Milky Way, na lumilikha ng isang higanteng elliptical galaxy: Milkdromeda.

Isang serye ng mga stills na nagpapakita ng Milky Way-Andromeda pagsasama, at kung paano ang kalangitan ay lilitaw na naiiba sa Earth sa nangyari. Credit ng larawan: NASA; Z. Levay at R. van der Marel, STScI; T. Hallas; at A. Mellinger.

At sa lahat ng mga pansamantala, ang Uniberso ay patuloy na lumawak, patungo sa isang mas malamig, mas mahusay, mas malayong kapalaran. Ang mga Galaxies na lampas sa aming lokal na grupo ay lumayo mula sa aming sarili at mula sa bawat isa. Ang mga bagay na pinagsama nang gravitationally - mga planeta, bituin, solar system, kalawakan at mga kumpol ng kalawakan - ay mananatiling nakatali nang magkasama hangga't sunugin ang mga bituin sa ating Uniberso. Ngunit ang bawat indibidwal na pangkat o kumpol ng kalawakan ay bababa mula sa lahat ng iba pa, dahil ang Uniberso ay nakakakuha ng mas malamig at mas malulungkot habang tumatagal ang oras.

Ang apat na posibleng fates ng Uniberso na may lamang bagay, radiation, kurbada at isang pare-pareho ng kosmolohikal na pinahihintulutan. Ang ilalim na

Na nangangahulugang, kung babalik tayo sa umpisa, at tatanungin kung paano ito nangyari, mayroon tayong:

  • isang napansin na Uniberso na nagsimula sa isang mainit, siksik, halos magkaparehong estado na kilala bilang Big Bang;
  • ang cooled, pagpapagana ng bagay at antimatter upang puksain, nag-iiwan lamang ng isang maliit na halaga ng bagay na naiwan;
  • lalo pang pinalamig, na pinapayagan ang mga proton at neutron na magkasama sa helium nang hindi naghiwalay;
  • na cooled kahit na higit pa, na nagpapahintulot sa paglikha ng matatag, neutral na mga atom;
  • kung saan ang mga di-sakdal na gravitational ay lumago at lumaki, na humahantong sa pagkumpol ng gas nang magkasama sa ilang mga rehiyon, na sapat na siksik upang mabuo ang mga unang bituin;
  • kung saan ang pinaka-napakalaking mga bituin na sinunog sa pamamagitan ng kanilang gasolina, namatay at inulit ang kanilang mas mabibigat na elemento pabalik sa interstellar medium;
  • ang mga maliliit na kumpol ng bituin at mga kalawakan ay pinagsama at lumaki, na nag-trigger ng mga bagong alon ng bituin bituin;
  • kung saan pagkatapos ng bilyun-bilyong taon, ang mga bagong bituin ay bumubuo ng mga mabato na planeta sa kanila at ang mga sangkap para sa buhay;
  • kung saan ang mga kalawakan na pumapasok sa kanila ay lumaki sa mga spiral at elliptical na higante na mayroon tayo ngayon;
  • at kung saan, 9.2 bilyong taon pagkatapos ng Big Bang, isang run-of-the-mill star cluster ay nabuo sa isang hiwalay na kalawakan ng kalawakan, kung saan ang 2% ng mga elemento ay mas mabigat kaysa sa hydrogen-and-helium;
  • isa sa mga nangyayari sa ating Araw;
  • at kung saan, pagkatapos ng isang karagdagang 4.54 (o higit pa) bilyong taon, isang marunong na matalinong lumitaw na maaaring simulan ang paglalagay ng mga piraso ng aming kasaysayan ng kosmiko, na nauunawaan kung saan tayo nanggaling sa unang pagkakataon.
Ang Bertini fresco ng Galileo Galilei na nagpapakita ng Doge of Venice kung paano gamitin ang teleskopyo, 1858.

Mayroong maraming mga bagay na natutunan, at mayroong higit na lalim upang galugarin ang lahat ng mga isyung ito. (Ang aking unang libro, Beyond The Galaxy, ay eksakto na ito.) Oo, may mga tanong na ginagawa pa rin namin, tulad ng kung paano nangyari ang bagay / antimatter na kawalaan ng simetrya, kung paano nag-set up at nagsimula ang Big Bang, at paano , eksakto, matugunan ng Uniberso ang pinakahuling kapalaran. Ngunit ang mga katanungan ng kung ano ang hitsura ng Uniberso, kung paano ito naging ganito at kung ano ang pisikal na ginagawa ay sumagot: hindi sa pamamagitan ng mga pilosopo, makata o teologo, ngunit sa pamamagitan ng pang-agham. At kung ang mga bagong malaking katanungan ay sasagutin - ang mga sagot sa nakaraang mga malalaking katanungan na itinaas - ito ay, muli, maging agham na nagpapakita sa amin ng paraan.

Ang post na ito ay unang lumitaw sa Forbes, at dinala sa iyo ng ad-free ng aming mga tagasuporta ng Patreon. Mag-puna sa aming forum, at bilhin ang aming unang libro: Higit pa sa The Galaxy!