Ilmu
Setiap tahun, kita memperoleh pemahaman yang sedikit lebih baik tentang sifat alam semesta dan tempat kita di dalamnya.
UNTUK PALING DARI AS, teknologi pemetaan yang kami gunakan setiap hari terbatas pada unit GPS yang dipasang di dasbor.
Tidak ada rasa tidak hormat - maksud saya, hanya 10 tahun yang lalu kami bergantung pada atlas jalan yang keras untuk mencapai tujuan kami; canggih berarti menemukan rute di Mapquest dan kemudian mencetak halaman.
Tetapi ketika Anda membaca ini, ratusan tim ilmuwan bekerja dengan teknologi yang jauh lebih kompleks untuk memetakan segala sesuatu dari penjangkauan jauh ke partikel paling kecil di dalamnya. Hanya beberapa minggu yang lalu, para astronom yang menggunakan observatorium ALMA yang masih dalam pembangunan (gambar di atas) membuat penemuan besar tentang sistem Fomalhaut terdekat - pada dasarnya, bahwa itu mungkin berisi banyak planet seukuran Bumi.
Berikut ini adalah daftar penemuan penting yang serupa tentang susunan dan tata letak alam semesta kita, dan deskripsi teknologi terbaru dalam astronomi, fisika partikel, dan ilmu kelautan yang memungkinkannya terjadi.
1. Generasi berikutnya: James Webb Space Telescope
Teleskop Luar Angkasa Hubble dan Spitzer telah mengayunkannya masing-masing selama 22 dan 9 tahun. Mereka bertanggung jawab untuk menghasilkan gambar luar angkasa luar biasa yang kita semua kenal, beberapa di antaranya termasuk di bawah ini. Tetapi Spitzer telah kehabisan cadangan helium cairnya, yang diperlukan untuk operasi utamanya, dan Hubble diperkirakan hanya akan bertahan dua tahun lagi. James Webb adalah penerus mereka.
Dengan berbagai tahap konstruksi yang sedang berlangsung di 17 negara, James Webb Space Telescope dijadwalkan selesai pada tahun 2018. Desainnya menampilkan 18 cermin heksagonal berlapis emas, yang akan memfokuskan cahaya dari sumber target yang sangat jauh dan menangkap resolusi tinggi yang terlihat dan inframerah. gambar-gambar. Secara teori, ini berarti ia akan dapat melihat objek paling jauh di alam semesta, seperti bintang dan galaksi pertama yang terbentuk setelah Big Bang.
Dalam gambar di atas, "Insinyur NASA Ernie Wright terlihat sebagai enam segmen cermin pertama yang siap penerbangan James Webb Space Telescope disiapkan untuk memulai pengujian kriogenik akhir di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Marshall NASA di Huntsville, AL." Fungsi harus diuji dalam kondisi mirip dengan yang dialami dalam orbit target James Webb, lurus 930.000 mil.
2. Memetakan galaksi kita
Dalam beberapa hal yang jelas, Bima Sakti adalah galaksi yang paling kita kenal. Semua elemen penyusunnya jauh, lebih dekat ke Bumi daripada rekan-rekan mereka di galaksi asing. Tetapi ketika harus memahami keseluruhan bentuk dan susunan Bimasakti, tugasnya selalu sulit - tepatnya karena kita benar-benar berada di tengah-tengahnya.
Baru-baru ini tahun 1785, para astronom melakukan ini dengan menghitung masing-masing bintang yang terlihat dari Bumi dan memplotnya pada peta galaksi mentah. Kemudian, terobosan nyata datang dari mengamati galaksi lain dan menyadari bahwa mereka sebagian besar sesuai dengan salah satu dari tiga jenis struktural utama. Bima Sakti bertekad untuk menjadi varietas spiral, dengan batang tebal membagi dua tonjolan pusatnya.
Pengenalan teleskop radio pertengahan abad ke-20 memungkinkan para astronom untuk mengukur output hidrogen dari berbagai sektor galaksi, yang mengarah ke pemetaan yang lebih akurat dari lengan spiral dan pusat berpalang. Seperti yang ditunjukkan dalam gambar di sebelah kanan, matahari kita terletak di Lengan Orion. Ketika Anda melihat Bimasakti di malam hari, Anda mencari ke dalam dan ke dalam melalui Sagitarius, Scutum-Crux, dan Norma Arms menuju inti galaksi yang padat.
3. Melihat lebih dekat pada pusat Bimasakti
Pengungkapan kontemporer tentang galaksi kita datang dari Hubble dan Spitzer Space Telescopes. Komposit inframerah di atas menggabungkan gambar dari masing-masing teknologi untuk membuat gambar paling detail yang pernah diambil dari wilayah ruang ini. Sementara dimensi foto yang disematkan di sini adalah 900 × 349 piksel, mereka mewakili area berukuran 300 × 115 tahun cahaya.
Pusat galaksi diketahui terdiri dari tiga gugus besar bintang masif, tetapi gambar ini menunjukkan lebih banyak individu raksasa yang tersebar jauh di luar batas gugusan. Secara umum juga diterima bahwa lubang hitam supermasif bersembunyi di suatu tempat di wilayah tengah ini. Butuh Hubble 144 orbit Bumi dan 2.300 eksposur untuk menghasilkan mosaik beresolusi tinggi di atas.
4. Teleskop Luar Angkasa Hubble
Ini adalah bagian dari teknologi yang bertanggung jawab untuk semua gambar ruang yang cantik. Agak terlihat seperti kaleng dengan beberapa foil melilit ujungnya. Atau burrito yang sangat mahal.
Hubble membutuhkan waktu 11 tahun untuk dibangun dan diluncurkan pada tahun 1990. Hanya beberapa minggu setelah misinya, menjadi jelas bahwa pengukuran cermin utama teleskop tidak aktif - dengan 2, 2 mikrometer. Untungnya, Hubble dirancang untuk mengakomodasi layanan dalam orbit. Pada tahun 1993, optik korektif dipasang oleh awak Endeavour, membawa instrumen ke standar desain asli. Foto di atas diambil selama misi servis terjadwal terakhir pada tahun 2009.
Dalam hal kemajuan yang dibuat dalam pemahaman ilmiah dan awam tentang alam semesta, Hubble Space Telescope tanpa ragu merupakan teknologi pemetaan paling signifikan yang pernah digunakan.
5. Menjadi Sangat Mendalam
Di antara pencapaian utama Hubble adalah survei ini - gabungan dari 800 eksposur yang diambil selama 11 hari, diarahkan pada sepotong langit yang “kosong” di dalam konstelasi Fornax.
Setiap titik cahaya yang terlihat dalam bidikan Hubble Ultra Deep Field adalah galaksi yang sangat, sangat jauh. Cahaya mereka seperti yang terlihat pada gambar di sebelah kanan berjalan selama 13 miliar tahun sebelum memengaruhi sensor Hubble dan menciptakan gambar ini. Itu berarti dengan melihat ini, Anda mengamati alam semesta seperti hanya 400-800 juta tahun setelah Big Bang.
Ada 10.000 galaksi dalam gambar. Ini menampilkan area langit hanya 1/10 diameter bulan purnama seperti yang terlihat dari Bumi. Anda tidak perlu melakukan perhitungan matematika untuk itu untuk membuat Anda berpikir.
Bantulah diri Anda sendiri dan klik untuk memperluas yang ini.
6. Mengukur laju ekspansi alam semesta
Hubble tidak hanya memberi kita gambaran terdalam tentang alam semesta yang pernah direkam, membantu para astronom lebih akurat menentukan usia alam semesta, tetapi juga memainkan peran kunci dalam bagaimana kita mengukur tingkat ekspansi alam semesta.
Sejak karya Edwin Hubble pada akhir 1920-an, kita tahu bahwa alam semesta mengembang - jarak antara setiap objek di alam semesta meningkat. Tingkat kenaikan ini, bagaimanapun, masih diperdebatkan sampai baru-baru ini. Dalam beberapa tahun terakhir, data Hubble Telescope dari objek-objek astronomi seperti supernova (seperti Nebula Kepiting, seperti gambar di atas, sisa-sisa ledakan bintang yang terjadi pada 1054 M) telah menyebabkan pengukuran Konstan Hubble yang secara dramatis lebih akurat, matematis. representasi tingkat ekspansi.
Dengan kata lain, data dari Hubble sama-sama menciptakan peta alam semesta kita yang lebih terperinci, dan membantu kita memahami bagaimana peta-peta itu terus berubah.
7. Observatorium di bagian atas Hawaii
Naik setinggi 13.796 kaki di puncak Mauna Kea di Pulau Besar Hawaii, duduk koleksi observatorium yang dimiliki secara internasional ini. Ini adalah tempat utama untuk melihat bintang, karena kelembaban di daerah itu umumnya rendah, dan uap air apa pun yang ada sebagian besar menggantung di awan di bawah puncak. Kunjungan sebelum matahari terbit ke fasilitas telah menjadi kegiatan wisata yang populer.
Ada 13 teleskop secara total, termasuk pasangan Keck, dua teleskop optik terbesar di dunia. Para peneliti menggunakan observatorium untuk memetakan segala sesuatu, dari satelit yang baru ditemukan di orbit di sekitar Jupiter, ke fitur matahari kita, ke galaksi "dari zaman kegelapan." Mereka juga telah menciptakan gambar langit yang dapat diperbesar dengan bidang lebar.
8. Mempelajari tetangga galaksi
Seperti halnya Bima Sakti, pemahaman kita tentang galaksi-galaksi terdekat lainnya terus dikembangkan oleh teknologi baru. Dalam foto di sebelah kiri adalah wilayah kecil dari Large Magellanic Cloud (LMC), galaksi ketiga yang terdekat dengan galaksi kita dengan jarak sekitar 160.000 tahun cahaya.
Secara khusus, Nebula Tarantula sedang dipamerkan di sini. Ini adalah wilayah penghasil bintang terbesar dan paling aktif di lingkungan galaksi kita, menjadikannya sangat bercahaya dan sangat menarik bagi para astronom ketika mereka mempelajari bagaimana bintang terbentuk, berevolusi, dan akhirnya mati. Beberapa bintang biru terang yang ditampilkan adalah yang terbesar yang pernah tercatat, dengan massa lebih dari 100 kali lebih besar dari matahari.
LMC terlihat sebagai kabut yang samar-samar terang bagi para astronom awal - karenanya terminologi "awan". Namun, baru pada Hubble kami dapat menyelesaikan gugus-gugus ketat seperti Nebula Tarantula sebagai bintang individual dan melihat dengan tepat apa yang terjadi di galaksi yang kaya fenomena ini.
9. Radiasi kosmik dan evolusi alam semesta
Sebagian besar pemetaan alam semesta yang terjadi tidak dilakukan dalam spektrum cahaya tampak, dan tidak selalu menghasilkan gambar yang menarik atau dapat diakses.
Satelit Planck, diluncurkan pada 2009 oleh ESA, sedang mengukur latar belakang gelombang mikro kosmik (CMB) - jenis radiasi yang menembus alam semesta dan dianggap terkait dengan peristiwa yang terjadi selama dan tepat setelah Big Bang. Mengambil pembacaan CMB dari seluruh langit, Planck memiliki tujuan untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan besar: "bagaimana Semesta dimulai, bagaimana ia berevolusi menjadi keadaan yang kita amati hari ini, dan bagaimana ia berkembang di masa depan?"
10. Pencarian planet seperti Bumi
Misi Kepler NASA, yang menggunakan teleskop Kepler yang mengorbit, memiliki tujuan yang dinyatakan untuk menemukan planet-planet mirip Bumi di dekatnya, dengan demikian memberikan perkiraan yang lebih akurat untuk berapa banyak planet seperti itu yang mungkin ada dalam Bima Sakti.
Untuk menjadi "mirip Bumi, " sebuah planet harus memiliki ukuran yang mirip dengan kita - planet besar jelas lebih mudah dikenali, tetapi terdiri dari gas (seperti Saturnus dan Jupiter) yang bertentangan dengan bahan padat. Selain itu, dan yang paling penting, planet ini harus mengorbit di dalam "zona layak huni" bintangnya, dengan suhu permukaan yang memungkinkan keberadaan air cair.
Pada akhir 2011, konfirmasi planet tersebut pertama, Kepler-22b, diumumkan, dan misi telah mengidentifikasi lebih dari 2.000 planet kandidat lainnya. Para ilmuwan sekarang percaya mungkin ada sekitar 100 planet mirip Bumi dalam 30 tahun cahaya dari kita.
11. Peta jalan alam semesta lokal
Peta galaksi yang berjarak 380 juta tahun cahaya. Gambar: Pusat Astrofisika Harvard-Smithsonian
Sepuluh tahun pemindaian langit yang dilakukan oleh teleskop berbasis darat dari 2MASS Redshift Survey (2MRS) menghasilkan, pada 2010, peta paling lengkap dari alam semesta lokal kita hingga saat ini. Gambar 3D di atas plot 43.000 galaksi, dengan jarak mereka dari kami diwakili oleh warna pada tombol di kanan bawah.
Agak sulit untuk membuat 3D-ness melihatnya di sini. Dari Gizmodo: “Koordinat 3D dari setiap galaksi direkam sehingga data mentah dapat berpotensi digunakan untuk membangun model 3D alam semesta yang realistis. Lemparkan teknologi holografik dan Anda memiliki sesuatu langsung dari Star Trek."
12. Menghubungkan masing-masing teleskop ke dalam array yang kuat
27 antena radio terpisah dari Very Large Array New Mexico, masing-masing dikelilingi oleh piringan berdiameter 82 kaki, bekerja bersama-sama untuk secara efektif membuat satu antena observatorium besar dengan diameter 22 mil. VLA telah beroperasi penuh sejak 1980, dan upgrade perangkat keras yang signifikan selesai tahun lalu telah meningkatkan kapasitas teknisnya dengan faktor 8.000. Fasilitas ini berganti nama untuk mencerminkan peningkatan yang signifikan ini (nama baru adalah Karl G. Jansky Very Large Array).
Selama bertahun-tahun, VLA telah memetakan quasar dan pulsar super jauh, mempelajari lubang hitam dan sistem bintang penghasil planet, dan melacak pergerakan gas hidrogen di pusat galaksi kita. Ini tidak terlibat - terlepas dari apa yang Anda lihat Jodie Foster lakukan dalam Kontak - dalam mencari kehidupan di luar bumi.
13. Bukti keberadaan materi gelap
Teori saat ini menyatakan bahwa lebih dari 80% materi di alam semesta tidak seperti benda yang kita berinteraksi atau amati setiap hari. Materi yang ada di mana-mana ini adalah "gelap, " dan tidak dapat diamati secara langsung oleh salah satu teknologi dalam daftar ini.
Sebagai gantinya, para astronom harus mengukur efek materi gelap pada galaksi dan fenomena yang dapat diamati lainnya. Salah satu efek tersebut disebut pelensaan gravitasi, yang terjadi ketika cahaya benda yang jauh membungkuk di sekitar benda besar (dalam hal ini, sejumlah besar materi gelap) oleh gravitasi benda itu, yang memandang kita di Bumi seolah-olah itu adalah melewati sepotong kaca melengkung.
Inilah yang terjadi pada gambar Galaxy Cluster Abell 1689 di sebelah kanan. Pandangan kami tentang galaksi-galaksi ini sedang terdistorsi oleh materi gelap yang ada di cluster (diwakili sebagai cahaya ungu).
Menggunakan gambar-gambar seperti ini dari Hubble dan sumber-sumber lain, dan membandingkan tingkat pelapisan dengan bagaimana galaksi akan muncul secara normal, para astronom sedang dalam proses membuat peta 3D dari materi gelap alam semesta.
14. Lebih dekat ke rumah: Memetakan dasar laut
Sementara serangkaian teknologi yang mengesankan diarahkan ke atas untuk memajukan pemahaman kita tentang alam semesta di luar, penelitian yang sama intensif sedang dilakukan untuk mengisi celah dalam pengetahuan kita tentang planet ini.
Baru beberapa dekade para ilmuwan dapat menghasilkan peta dasar laut yang akurat dan beragam fitur yang ditemukan di sana, dimulai dengan penggunaan sonar pasca-Perang Dunia II yang dikembangkan secara militer. Saat ini, sonar tradisional digunakan bersama dengan teknik lain, seperti pemetaan magnetik.
Ini adalah salah satu kemampuan Sentry autonomous underwater vehicle (AUV). Namun, sementara instrumen survei magnetik sebelumnya ditarik di belakang kapal di permukaan, Sentry dirancang untuk beroperasi 100m di atas dasar laut, pada kedalaman hingga 5 km. Kedekatan ini, dikombinasikan dengan magnetometer super-sensitifnya, menghasilkan peta dasar laut dari detail yang belum pernah terjadi sebelumnya.
Sentry telah digunakan untuk memetakan situs potensial untuk observatorium bawah air di lepas pantai Negara Bagian Washington. Sensor lingkungannya juga digunakan selama survei tumpahan minyak Deepwater Horizon.
15. Menyelam ke bagian bawah dunia
Deepsea Challenger. Foto: Mark Thiessen / National Geographic
Pada tanggal 26 Maret, sutradara film James Cameron membuat sejarah dengan menjadi orang pertama yang terjun sendiri ke Challenger Deep, daerah paling terpencil di Palung Mariana dan tempat terdalam di Bumi (tujuh mil lurus ke bawah).
Cameron melakukannya di dalam kapal selam laut dalamnya sendiri, Deepsea Challenger, yang dibangun secara rahasia selama delapan tahun terakhir. Sementara ia dilaporkan tidak melihat banyak selama penyelaman tujuh jam, timnya kembali tanpa dia beberapa hari kemudian dan menangkap gambar di sebelah kanan, yang menggambarkan Deepsea Challenger dan diambil oleh rekan tak berawak “pendarat laut dalam,”Yang umpannya mungkin bertanggung jawab untuk menarik makhluk yang terlihat di gambar.
Untuk referensi yang menyenangkan tentang seberapa dalam kita berbicara, lihat grafik ini. Dengan ketinggian 35.756 kaki, Challenger Deep lebih dalam dari tinggi Everest, dengan jarak satu mil. Itu jauh lebih jauh dari kedalaman di mana, “jika Anda menembak lubang di tangki SCUBA bertekanan, alih-alih udara yang mengalir keluar, air mengalir masuk.” Jauh lebih dalam daripada di mana cumi-cumi raksasa dan paus sperma bertempur, dan lebih dari dua kali sedalam tempat peristirahatan Titanic, yang dikunjungi Cameron pada 1995.
Proyek-proyek lain sedang dilakukan untuk merancang dan membangun kapal yang dapat melakukan perjalanan ke bagian paling bawah dari lautan, terutama DeepFlight Challenger dari Virgin Group. Mungkin kemungkinan kesepakatan paket pada penerbangan suborbital dengan Virgin Galactic dan perjalanan menyusuri Mariana dengan Virgin Oceanic tidak terlalu jauh.
16. Terbuat dari apa
Dari peta dengan skala yang sangat besar, hingga yang sangat kecil. Large Hadron Collider, dibawa online pada 2008 sebagai akselerator partikel terbesar di dunia, berupaya membuktikan keberadaan partikel boson Higgs yang dihipotesiskan tetapi belum diobservasi.
Semuanya terhubung. Materi gelap, yang membentuk 83% dari alam semesta, tersusun dari partikel subatom yang hampir tidak dapat diteoriasikan. Sebuah elektron yang mengorbit di sekitar atom di tubuh Anda secara bersamaan bisa berada di orbit di sekitar pusat galaksi.
Dengan melihat daftar ini dan berpikir tentang sejauh mana teknologi telah terjadi bahkan dalam 10 tahun terakhir, tidak mungkin untuk memprediksi wahyu dari 10 berikutnya.
