Задумывались ли вы когда-нибудь над загадкой своего существования
пристально глядя в звёздную ночь?
Планеты, звёзды, галактики,
бесконечно вращающиеся в космосе,
наполненные пустотой, и в тоже время соединённые знанием.
Какова ваша роль в этом?
Тысячи лет народы по всему свету
формировали своё понимание вселенной
через философию и религию. И за последние 400 лет -
через современную науку и телескоп
Но чего большинство из нас не понимает
это то, что наша картина вселенной,
и нашего места в ней, в который раз скоро изменится.
перевод: user752 *Торрентс.ру*
Когда мы смотрим в ночное небо
Мы представляем Землю вращающейся по своей оси
на солнечной орбите
которое само по себе на орбите млечного пути.
Галактика, одна из миллиардов посреди бесконечного космического моря.
Краеугольный камень нашего нынешнего взгляда на вселенную,
найденная в 1920е годы,
когда астрономы повернули самый большой телескоп тысячелетия
в сторону таинственных пятен света в небе,
названных спиральной туманностью.
Фридман Мы стоим рядом со 100-дюймовым телескопом Хукера,
На горе Уилсон, в Пасадене, Калифорния.
Этот телескоп был детищем
астронома из института Карнеги Джорджа Эллери Хэйла.
И Хэйл преследовал идею: если строить телескопы,
с очень большими отражающими зеркалами,
астрономические открытия не заставят себя ждать.
И видение Хэйла ожило практически немедленно
с работой Эдвина Хаббла, который открыл что вселенная
гораздо больше чем мы думали сначала,
что есть галактики вне млечного пути,
а также что эти галактики
тоже играют свою роль в общем расширении вселенной.
Это совершенно перевернуло наш взгляд
на вселенную, в которой мы живём,
с относительно малой, статической вселенной
до динамической, и расширяющейся вселенной.
Благодаря всего нескольким наблюдениям
наша модель вселенной изменилась.
Технология дала человеку силу увидеть космос
как никогда раньше.
Сегодня астрофизики предвидят разительные продвижения
движимые сооружением супер обсерваторий,
экипированных детекторами нового поколения,
которые откроют нам уголки вселенной,
едва различимые для современных наблюдателей.
Эти наблюдатели за небом - не предсказатели,
пристально глядящие в хрустальные шары.
Они просто знают что каждый раз,
когда мы направляем новый и больший телескоп в сторону небес,
наши знания делают гигантский прыжок вперёд.
История всегда повторяется.
Линзы телескопа родились из линз очков
Линзы очков были в ходу в Европе примерно с 1300 года.
И с тем как общество становилось всё более просвящённым,
очки для чтения становились более распостранёнными.
К середине 16го века
линзы для очков делались из стеклянных дисков
которые шлифовались и полировались с обеих сторон.
И мы приближались к качеству, необходимому
для телескопа.
Мы можем никогда не узнать
истинного создателя телескопа.
Множество людей заявили свои права.
Двое из них жили в маленьком городе Мидлбург,
в Нидерландах
Сакариас Янсен и Ганс Липпери.
Исторические записи причисляют их обоих к этому открытию,
но в большинстве случаев признание достаётся Липпери.
Предположительно в сентябре 1608 года Ганс Липпери выступил
с прототипом телескопа -
трёхлинзовой подзорной трубой.
И он отправился в Хейг, где и представил его
принцу Маурису,
который был главнокоммандующим Голландских вооружённых сил.
В тоже время,
появился ещё один человек из Мидделбурга
и заявил что у него тоже есть телескоп.
И в довершение ко всему этому,
Ещё один человек,из города Алкмаар,
Якоб Метиус, выступил с заявлением что у него тоже есть тот же самый предмет.
Итак, глава штата
понял что больше невозможно удерживать эту штуку в секрете;
Она повсюду.
И посему они не дали Липпери патент,
и телескопы распостранились как лесной пожар по всей Европе.
1609, И к весне 1609 года
Подзорная труба выставлена на продажу В Париже.
И оттуда она перемещалась по другим странам, например, Италии.
Где Галилей
взял эту маленькую трёхлинзовую подзорную трубу,
и увидел её потенциал.
И таково было начало телескопической астрономии.
Ранним летом 1609 года Галилео Галилей,
профессор математики в университете Падуа,
Узнал о телескопе Липпери и быстро сконструировал
свою собственную, улучшенную версию.
В течении следующих месяцев он создал несколько приборов,
каждый из которых усиливал приближающую способность.
Но в ноябре 1609 года,
он повернул свой телескоп в сторону небес.
Как позже он написал в своей книге,
"Звёздный Посланник", ...</>
говорит по-Итальянски
Отбросив Земные наблюдения,
я обратился к небесным.
И сперва я увидел луну на расстоянии вытянутой руки,
как будто она была за два Земных радиуса от меня.
Я пришёл к мнению и убеждённости
в том что поверхность луны
не гладкая, однообразная, и абсолютно сферическая,
как многие философы привыкли считать её
и другие небесные тела,
а скорее неровная, ухабистая, и сплошь покрытая впадинами и возвышенностями.
Не отличаясь этим от поверхности Земли.
То что Галилей увидел в ту
и в последующую ночь,
было совсем не той вселенной
которую представляли Греки
приблизительно 2,000 лет назад.
Греки верили что все небесные тела,
безмерно далёкие и недостижимые,
были абсолютно гладкими шарами,
состоящими из веществ, каких нет на Земле.
Они верили что звёзды были соединены в гигантскую сферу
которая окаймляла космос.
И более того,
Планеты Сатурн, Юпитер и Марс
покрыты отдельными хрустальными сферами.
А те что покрывают Солнце, Венеру и Меркурий
всё же ближе к нам, вместе с Луной, ближайшей из всех
к нашей несовершенной Земле,
которая, в свою очередь, находится в центре всего этого.
Греческий философ Клаудий Птолемей
дал своей геоцентрической точке зрения математическое подтверждение,
в котором использовались комбинации кругов, представляющих орбиты.
С этой новой моделью,
Птолемей с некоторой точностью мог предсказать
будущие положения планет.
Но это было сложно.
Гингрич Есть прекрасная история
О короле Испании в 13м веке, Альфонсе
Наблюдавшем за астрономами
которые составляли таблицы для вычисления
расположения планет.
И Альфонс сказал,
"Если бы я присутствовал при Сотворении,
я бы мог дать Господу пару советов."
Суть в том что Птолемейская система
была довольно сложна.
примерно за 70 лет до того как Галилей поднял свой телескоп
к звёздному небу,
Николай Коперник бросил вызов общепринятым мнениям,
предпологая что Птолемейская
геоцентрическая модель Вселенной была неверна.
Я предпологаю что Коперник развлекался
с геометрией,
выстраивая все планеты на орбиту вокруг солнца
и меркурий, ближайший к нему, делал полный оборот за88 дней;
Венера, в свою очередь, немного дольше.
Следующей шла Земля, 365 дней.
А летаргический Сатурн, на краю солнечной системы, куда дольше.
И Коперник, должно быть, был чрезвычайно поражён
этим эстетическим расположением.
Он сказал: "Нигде больше нет
такой чёткой гармонической связи,
между размером орбиты и периодом вращения планеты."
Коперник хотел построить модель,
которая, как он сказал, "Приносила бы больше удовольствия уму"
Космос, в центре которого находится солнце, казался проще и элегантней,
Чем модель с Землёй в центре.
Это было вершиной нелепости.
У Коперника не было физических знаний.
не было никаких физических доказательств
гелиоцентрического расположения.
Но это была прекрасная эстетическая идея,
и она была верна.
При взгляде с Земли, Солнце, Луна и звёзды
двигаются по небу, в то время как Земля остаётся неподвижной.
Так что модель вселенной Коперника была опровержена,
не только наукой тех времён, но и здравым смыслом.
Большинство астромномов в поколениях,
следующих за 1543 годом,
Когда Коперник опубликовал свой великий шедевр,
думали о его книге как о книге рецептов,
для способа,которым можно высчитать расположение планет.
Их не интересовала его гелиоцентрическая идея,
которая казалась им настолько абсурдной -
бросить Землю в такое ошеломляющее движение.
В январе 1610 года,
наблюдения Галилея за Юпитером
принесли доказательства того что теория Коперника
могла быть верной.
человек говорит по-Итальянски
Есть одна вещь,
которую, по моему мнению, нужно принять в расчёт,
как самую важную из всех:
открытие четырёх планет, никогда не видимых ранее
с сотворения мира до наших времён.
Галилей опирается на свои наблюдения за Юпитером.
Спустя неделю изучения самой большой планеты,
он понял что звёзды, которые он видел,
должны быть на орбите планеты.
Он поспорил, что если бы у Юпитера на его орбите могли быть спутники,
в то время как сам Юпитер находится на орбите Солнца,
тогда и на орбите Земли тоже может быть спутник.
В то время как они вместе находятся на орбите солнца.
говорит по-Итальянски
Наши собственные глаза видят четыре звезды
что парят вокруг Юпитера,
как Луна - вокруг Земли.
Всё это указывает нам на великий цикл вращения
солнца в космосе за 12 лет.
Таким образом мы имеем лучший, весомый аргумент
системы Коперника.
Галилей также открыл
Что Венера проходит сквозь фазы очень схожие с нашей Луной,
эти решающие наблюдения и укрепили модель Коперника.
Но его наблюдения за солнцем бросили вызов
преобладающей теологии.
Галилей был одним из первых четырёх людей
которые наблюдали с помощью телескопа за пятнами на солнце.
И, наблюдая за ними,
он увидел периодичность в их перемещениях
по солнечному диску.
И Галилей сделал вывод из этого наблюдения,
что солнце вращается.
Но не менее важным был философский подтекст
в присутствии этих пятен на солнце,
делая его менее идеальным,
или даже не-идеальным объектом.
Распостранённым, но неверным суждением
Стало то, что Коперник сбросил Землю
с её привелегированного места в центре Вселенной.
Но вовсе не так люди думали о космосе
пять столетий назад.
Они верили что Земля являлась
духовным и физическим центром.
В ответ на это,
самый преданный ученик Коперника,
Иоаким Ретикус написал:
"Земной шар вознёсся,
в то время как солнце развенчано до центра вселенной."
Наблюдения Галилея подкрепили гелиоцентрическую
модель Коперника
и открыто бросили вызов вере
Римской католической церкви.
Итак, это было время новых идей, новых открытий,
в том числе Галилея и его работы с телескопом.
Проблема заключалась в том,
что это угрожало философии,
на которую опиралось церковное понимание Бога.
А также на севере появились протестанты,
тоже бросающие вызов церкви.
Так что ей пришлось заглянуть внутрь себя
и попытаться найти свой новый камень преткновения.
Галилей отправился в Рим в 1616м году,
читая лекции и проводя демонстрации
системы Коперника.
он уговаривал других взглянуть в его телескоп,
и рассказывал публике о ново-открытом космосе.
Это вынудило Папу Паулапотребовать официального суда
за эти радикальные идеи.
В конце концов, в 104м псалме сказано,
"Господь Бог заложил в основу Земли
её неподвижность навеки."
И католические теологи думали
что избавились от идеи вращающейся Земли -
основной идеи системы Коперника.
Церковь пришла к тому что идея,
о том что солнце, стоит неподвижно посреди небес
- глупая, философски-абсурдная,
и формально еретическая.
И главный теологический советник Папы
велел Галилею прекратить пропагандировать целиоцентрическую
модель земли вместо геоцентрической.
Галилей следовал их приказу долгое время.
Но когда в 1623м году его друг Маффео Барберини
стал Папой Урбаном
Галилей почувствовал что может снова
писать о системе Коперника.
Но в его книге
"Диалог о двух главных мировых устройствах"</>
Галилей зашёл сликом далеко,
осмеивая запреты, церковь,
и,косвенно,самого Папу.
Приведённый в ярость, Папа вызвал Галилея в Рим,
и передал его инквизиции.
После напряжённых переговоров
Галилей согласился на сделку.
Он что совершил ошибку в обмен на свою жизнь.
Галилею было приказано перед большой публикой
прочесть длинное заявление, содержащее слова:
"Я отказываюсь, проклинаю и ненавижу свои ошибки и ересь.
Галилей провёл остаток жизни под домашним арестом.
Это легко,
будучи в 21м веке,
оглядываться назад и говорить: "они ошибались".
Да, но они не были глупыми.
Им нужно было время на понимание
этой новой науки.
Что было предметом изучения этой науки и астрономии,
что было предметом, изучаемым теологией,
и нашим пониманием Бога?
Пока церковь поколениями вела напряжённую борьбу
с системой Коперника,
астрономы в скором порядке занялись усовершенствованием дизайна телескопа.
Телескопы наподобие Галилеевского
улучшили наше видение небес,
но у линз были фундаментальные недостатки.
Как и все телескопы, использующие одну линзу для сбора света,
эти приборы фокусировали свет разных цветов
в немного неверные оттенки.
Этот эффект даёт смазанную картинку, которая только ухудшается
по мере утончения линзы.
Одним из решений было придать линзам такую форму, чтобы телескоп
имел большую фокусную длину трубки,
создавая трубки до нескольких сотен футов в длину.
Спустя столетие после Галилея,
астрономы нашли способ скорректировать
большую часть смазывания цветов
без необходимости создавать абсурдно длинные телескопы.
В 1720-х годах,
джентельмен, работающий адвокатом,
который был скорее юристом чем учёным...
Которого звали Честер Мур Холл, и жил он в Лондоне,
проводил эксперименты с различными типами стекла
которые привели его к мысли что всё-таки есть решение
этой проблемы, что можно соединить
два вида стекла чтобы сделать линзу
которая даст изображение,
избавленное от этих психоделических расцветок.
Преуспев в этом деле,он создал линзу,
которая могла бы использоваться в телескопе
гораздо меньшей длины, и дающем изображение,
идеально чётко передающее цвет.
И тогда астрономия
сделала гигантский шаг вперёд,
потому что ахроматический телескоп стал инструментом
всех астрономов.
Эра великих преломляющих телескопов
достигла своего пика в конце 19го столетия,
с постройкой двух Американских приборов.
Телескопов для обсерваторий Джиркес и Лик,
Лучших в 19м веке.
Но их линзы были настолько тяжёлыми
что они слегка деформировались под своим собственным весом,
что даже технологии сегодняшнего дня не могут преодолеть.
Это ограничило резкость изображения, получаемого
этими телескопами.
Но за несколько сотен ярдов от этой громадины,
в обсерватории Лик,
совершенно новый тип телескопа воплотил в себе дизайн,
вдохновлённый Исааком Ньютоном.
60 лет спустя после того как Галилей направил свой первый телескоп
в сторону небес,
Ньютон придумал умный метод
сбора и фокусировки света в телескопе.
В 1668 году, Ньютон разработал и построил телескоп
основанный на этом принципе.
Конструкция Ньютона требовала изогнутого металлического зеркала
которое бы отражало и фокусировало свет на маленькое плоское зеркало
Которое, в свою очередь, отсылало луч света
на линзы у другого конца трубки.
Эта отражающая конструкция телескопа позволяет избежать размазывания цветов,
создаваемого в более ранних преломляющих телескопах.
Ньютон умер в 1727м году.
Последующее столетие сопровождалось технологическими открытиями,
которые позволили сконструировать
улучшенные отражающие телескопы.
Когда Ньютон создал свой первый отражающий телескоп,
материал, который он использовал, был металлическим сплавом,
который позже стал известен как зеркальный метал.
Одна из сложностей заключается в том что он тускнеет.
Со временем,поверхность теряет свой блеск,
и необходимо снова полировать её.
На самом деле, даже будучи только что отполированной,
поверхность имеет отражающую силу только около 30-и процентов.
И так было до 1850-х годов, пока французы
не нашли альтернативный способ решить эту проблему -
сделать зеркало из стекла,
но потом покрыть его тонким слоем металла,
если быть точным - серебра,
таким образом получая куда более отражающую поверхность
чем старые, металлически-зеркальные.
Возможно одна из самых интересных вещей
- это прибор, созданный
начинающим Британским астрономом
которого звали Кроссли.
Этим прибором был инновационный телескоп для нового искуства того времени
- фотографирования небес.
Следующее серьёзное продвижение после Галилея,
во всяком случае, по моему мнению,
это изобретение фотографии в 1839м году.
Когда она была изобретена Дагером Луи-Жак Манде Дагер
Фотография была недостаточно чувствительной, чтобы запечатлеть неяркие предметы.
Так что в большинстве своём это изобретение было проигнорировано астрономическим сообществом.
Так было до тех пор пока Дрэйпер из Соединённых Штатов
и Энсли Коммон из Англии
не начали первыми фотографировать неяркие предметы.
Они поняли, что если ты делаешь
долгую фотографическую выдержку, то можешь увидеть звёзды.
Можешь увидеть всё,
что не в силах увидеть глазом.
И с тех пор, примерно в 1882 - 1883м году,
"Глазок" был убран из окуляра телескопа
и фотография трансформировалась из способа запечатлеть
момент, который ты можешь увидеть, в детектор незримого.
По сути, это позволило родиться современной астрономии
и современной астрофизики.
Технология рефлектора Кроссли
революционировала астрономические исследования,
прокладывая путь 100-дюмовому телескопу Хукера
и открытию Эдвина Хаббла расширяющейся вселенной.
Когда Хаббл обнаружил что спиральная туманность
не принадлежит нашему Млечному пути, а находится гораздо дальше,
стало очевидно, что наша вселенная куда больше,
чем мы изначально думали.
Это было воистину великим наблюдением,
подобно наблюдению Коперника,
когда он узнал что Земля
не находится в в центре мира,
а является всего лишь маленькой планетой, вращающейся вокруг солнца,
таким же образом выяснилось что наш Млечный Путь
всего лишь одна из миллиардов Галактик,
состоящих из сотен миллиардов звёзд.
Но ещё более великое открытие лежало в ладони Хаббла,
спрятанное среди света звёзд.
Чтобы открыть эту информацию,
астрономы разложили звёздный свет на составляющие его цвета,
получая так называемый спектр.
Звёздный спектр это на самом деле радуга.
И таким же образом как мы можем увидеть радугу,
от света солнца, проходящего сквозь
капли дождя,
таким же образом мы берём свет звёзд,
пропускаем его сквозь стеклянную призму,
которая разделит этот свет на красивые оттенки
которые мы можем изучить.
К 1940м годам, фотометрию заменила электроника.
К 1950м годам, были созданы электронные методы считывания спектра,
потому как вы не только можете сделать фото звёзд,
Но ещё и их спектра;
вы можете запечатлеть свет, разделяющийся на свои собственные цвета,
чтобы проанализировать их.
Звёздный спектр содержит много секретов,
таких как состав звёзд,
температура и давление, которые существуют на их поверхности,
и как быстро они вращаются.
Когда астрономы изучали комбинированный свет
от миллионов звёзд в галактике,
наблюдался сдвиг
в сторону красного конца их спектра,
Красный сдвиг галактики,
который связан с тем, насколько быстро она удаляется от нас.
Это довольно просто измерить.
Вы просто находите спектр галактики,
и структуру
линий поглощения и выделения.
Затем, вы измеряете длины волн
этих поглощающих и выделяющих линий,
что даст вам смещение в сторону красного.
Спектры сотен галактик показали,
что почти все они отдаляются от нас.
когда Эдвин Хаббл сравнил эти спектры
с галактическими расстояниями от нас,
он открыл что дальние галактики
удаляются быстрее чем ближайшие.
Представьте себе эксперимент
что у меня есть несколько галактик, соединённых
между собой резиновой лентой,
и эта лента - есть расстояние, увеличивающееся между ними
и давайте предположим что мы в жёлтой галактике, вот здесь.
С тем как мы двигаем вселенную,
видно что все остальные галактики отодвигаются
от жёлтой,
так что логично предположить что она - центр.
Но тоже самое можно сказать, если мы переместимся
в любую другую галактику.
Каждая из них видит как остальные
отодвигаются от них.
Так что не существует одного определённого центра вселенной.
Каждая из галактик думает, что она - в центре.
Теперь, мы также видим
из этой растягивающейся, одномерной,
гипотетической вселенной,
что чем дальше находится одна галактика от другой,
тем быстрее она удаляется.
Это происходит потому что каждый кусочек пространства растягивается,
и чем больше пустого космоса между галактиками,
тем быстрее они будут удаляться друг от друга.
Таковы были наблюдения Хаббла.
Он обнаружил что удалённые галактики
отодвигаются от нас быстрее чем ближайшие.
Это естественное последствие постоянно расширяющегося пространства.
Каждый кусочек пространства расширяется.
Так что, чем больше пространства между галактиками,
тем быстрее они будут удаляться друг от друга.
Открытия Хаббла
стали возможными благодаря улучшенным свето-собирающим характиристикам
его прибора,
что сподвигло астрономов построить ещё больший телескоп.
Двухсотдюймовое зеркало Паломарской обсерватории
подходит ближе к верхнему пределу неподвижного зеркала,
которое не деформируется под своим собственным весом.
пока не существало разумного и приемлимого по цене способа
поддержать ещё большее зеркало,
этот пятиметровый телескоп царствовал
как самый большой в мире более двух десятилетий.
Рассвет цифровой эпохи
и внедрение новых производственных технологий
может радикально изменить дизайн больших зеркал
и их поддерживающие конструкции.
То, что мы здесь видим,
это только что созданное зеркало для телескопа.
Оно ещё в печи.
Оно было сделано путём вращения горячего стекла в котле,
и благодаря этому вращению,
стекло преобретает форму тарелки.
Вот что мы делаем здесь с печью - мы берём котёл.
Кладём туда множество блоков.
И когда стекло расплавляется, оно течёт вокруг этих блоков.
И когда оно затвердевает как сейчас,
следующим шагом будет вынуть все эти блоки
из стекла.
Это действие образует очень лёгкую внутреннуюю структуру пчелиных сот.
А если бы мы сделали эту штуку цельной,
Она бы весила сотни тонн.
Но поскольку она имеет около 80% пустот,
весит она на самом деле 20 тонн.
Роджер Энджел и его студент Джон Хилл
разработали революционный метод вращения отливаемых зеркал,
более чем 25 лет лет назад,
здесь, в зеркальной лаборатории Университета Аризоны.
Медот применения
структуры пчелиных сот для опоры
также даёт второе преимущество.
Но самое главное,
Если вы делаете зеркало лёгковесным и ячеистым,
Вы можете кондиционировать его воздухом, задувая его внутрь.
И мы делаем это потому что
зеркало, в течении ночи, если оно теплее воздуха,
источает тепло,
которое портит изображение.
Но если вы сможете сделать так, чтобы стекло, передняя отражающая поверхность,
было той же температуры, что и ночной воздух,
тогда никакое тепло не будет исходить от зеркала,
и не будет искажения в изображении.
Под этими девятиметровыми зеркальными повехностями
находятся управляемые компьютером силовые приводы,
которые отталкивают или притягивают зеркало, чтобы сохранить его точную форму,
когда телескоп двигается.
Те же самые компьютеры позволяют телескопам быть установленными
на так называмую систему движения по альтазимуту
которые позволяют избежать массивных полюсных установок,
вроде тех что использовались для Паломарского телескопа.
Это в большой степени уменьшает итоговый размер установленного телескопа,
и всего здания обсерватории.
Второй подход к созданию больших зеркал появился
в 1980х годах.
Инженеры и астрономы из Кол Тех
и университета штата Калифорнии
создали зеркало шириной 10 метров из 36-и гексагональных сегментов.
Многочисленные силовые приводы, расположенные позади каждого сегмента,
сохраняют нужную форму 10-и метрового зеркала
компенсируя любые тенденции к деформации
во время движения телескопа.
Результатом этого мульти-зеркального дизайна
стали 10-и метровые телескопы из обсерватории Кек
и аналогичный по дизайну телескоп Гран Канари
который сейчас является самым большим в мире
лёгким оптическим телескопом, который когда-либо был построен.
Обе эти обсерватории расположены далеко от городских огней,
на вершинах горных островов
где воздух чистый, сухой и спокойный.
Обсерватория Кек - одна из многих, работающих на Мауна Киа,
самой большой горе, расположенной в бухте Тихого океана.
На вершине этого Гавайского острова, на высоте 14.000 футов,
находится 13 обсерваторий.
Некоторые из которых являются интернациональными сотрудничествами.
Если вы посмотрите вокруг себя здесь, на Мауна Киа,
то что вы увидите - это научные вложения
миллиардов долларов.
Многие страны со всего мира
прибыли сюда чтобы получить преимущество, которое даёт чистое небо,
для астрономии.
Одно из продвижений в дизайне телескопов,
построенных здесь, на Мауна Киа,
заимствует технологию, используемую в радио астрономии,
Интерферометрию.
Объединяя свет от двойных телескопов Кек,
Построенных двуг от друга на расстоянии в 80 метров,
астрономы пытаются получить изображение высокого качества
которое они могли бы получить от одного 80-и метрового телескопа.
В Чили, астрономы из Южно-Европейской обсерватории Паранал
также используют Интерферометрию,
чтобы объединить световые лучи 4х 8-ми метровых телескопов.
Но всё же, другая интернациональная обсерватория,
большой бинокулярный телескоп Аризоны,
объединит свет, собранный двумя 8,4-метровыми зеркалами.
Вне радиоволновой части спектра,
интерферометры были успешны пока что
только в инфракрасном спектре.
Будущие успехи в измерении волн видимого света
с большой вероятностью откроют нам скрытые ныне детали нашей вселенной.
Техника исследования
повторных и внимательных наблюдений
формируют основу нескольких все-небесных исследований.
Два прогрессивных проекта, построенных на уникальной технологии телескопов это:
большой телескоп для синоптических наблюдений
и телескоп панорамных наблюдений
и системы быстрого реагирования.
Цель строительства ЛССТ
построить лучший обозревательный телескоп,
чтобы делать снимки всего неба
как можно чаще, и заносить в нашу базу данных.
Сейчас у нас собраны фото неба за последние десять лет.
Величайшее слайд шоу из когда-либо созданных.
И теперь вы можете взглянуть на него
так же как смотрите на виртуальную реальность.
Можете смотреть на него с разных точек зрения.
Можете двигаться сквозь него, визуализировать его.
А потом возвращаться к нему снова и снова.
Эта гигантская база данных будет доступна
Не только астрономам, но и всему миру в целом,
позволяя всем, и вам в том числе,
проводить исследования на домашнем компьютере.
Также ЛССТ поддержит науку
не только в астрономии
но ещё и тем что принесёт её на публику,
тем самым помогая людям понимать космос, в котором они живут.
Даже если бы все астрономы мира
без остановок обрабатывали эту информацию,
они только бы коснулись поверхности.
Настолько много содержится в этих данных.
Итак, преподнося эти данные открытой общественности,
позволяя всем взглянуть на неё,
позволяя детям использовать их воображение,
благодаря тому что можно посмотреть на них на компьютере,
или использовать их в классной работе,
таким образом ЛССТ поможет продвинуть науку
и понимание мира.
Даже в искусстве, можно легко себе представить
художника, использующего этот богатый фонд данных,
чтобы создать новый способ вглянуть на вселенную
который не мог бы прийти в голову учёным.
Наблюдения Пан-СТАРРС будут использовать
уникальный дизайн телескопа "четыре в одном"
с цифровыми камерами с разрешением 1,4 миллиарда пикселей.
Пан-СТАРРС - это новый проект Гавайского университета,
и мы хотим использовать один из телескопов
которые вы видите на заднем плане, наш старый 88-дюймовый телескоп,
для этого проекта.
Мы хотим построить новую систему телескопов.
И у этих телескопов есть цель:
обнаружить каждый отличающийся объект во вселенной.
"отличающийся" значит отличающийся по яркости,
или отличающийся по расположению.
Проводящиеся наблюдения за небом
могут окупиться больше чем исключительно в научном смысле.
Не каждый объект, изучаемый астрономами,
всегда остаётся далеко от Земли.
Вы, возможно, знаете, что существует значительная вероятность
того что Земля может столкнуться с астероидом-убийцей.
Вероятность того что вы погибнете от падения астероида-убийцы
сравнима с вероятностью
вашей гибели в авиакатастрофе.
Вероятность велика.
Это действительно причина для беспокойства.
С Пан-СТАРРС,
Мы сможем заметить такие астероиды-убийцы
за 30 лет до их падения.
Это даст человечеству
возможность сделать что-то,
и предотвратить подобное столкновение.
Хотя чистый воздух вокруг этих высокогорных обсерваторий
может казаться идеально прозрачным,
астрономы знают что это - большое заблуждение.
Помните стишок из колыбельной: "Мерцай, мерцай, маленькая звезда"?
Даже в очень чистую ночь
существуют трудности для астрономов
из-за турбулентности в воздухе, которая смазывает изображение.
Турбулентность есть следствие движения ветров в атмосфере.
И люди давно об этом знают.
Даже Исаак Ньютон прекрасно знал что атмосферная турбулентность
является проблемой.
Сейчас астрономы можут убрать эффектры
атмосферной расплывчатости
с помощью техники, названной "адаптивной оптикой".
Если они находят яркую звезду
в поле зрения телескопа,
система адаптивной оптики может постоянно замерять
уровень мерцания этой звезды
и убирать эффект расплывчатости в реальном времени.
Используя маленькое, быстро деформирующееся зеркало,
которое производит чёткое, откорректированное изображение на детектор.
Единственная проблема в том что яркие звёзды
не всегда находятся рядом с интересующим вас объектом.
Так что астрономы создали свои собственные звёзды.
Мы можем использовать лазеры, чтобы создать так называемую "искуственную звезду"
Если в поле зрения нет настоящей яркой звезды.
Мы можем это сделать благодаря тому что
высоко в атмосфере, на стокиллометровой высоте,
находится много атомов натрия,
которые остаются после маленьких "микрометеоритов",
сгорающих по мере того как они падают в атмосферу.
Так что мы направляем луч жёлто-белого лазера в атмосферу,
где атомы натрия отражают этот свет.
И таким образом мы можем сделать искуственную звезду
в любой точке неба.
В скором времени астрономы будут использовать возможность адаптивной оптики
в новом приборе,
построенном по новейшим технологиям солнечном телескопе,
чтобы изучать быстрые изменения на бурной солнечной поверхности.
АТСТ выглядит как ночной телескоп.
У него будет четырёхметровый диаметр.
И с таким размером апертуры
он может пролить свет на все динамические феномены на солнце
в спектральной, пространственной
и временной области,
и открыть основы солнечного цикла,
который влияет на яркость солнца,
и на происхождение вспышек
на солнце,
которые влияют на человеческую активность на Земле,
и также на окружающий нас космос.
Но цикл солнечных пятен открывает нам всего один аспект
великой тайны
магнитного поля солнца.
Астрономы до сих пор не знают,
как эти вечно-меняющиеся магнитные поля
влияют на конечный выброс солнечной энергии.
Исследования в этой области чрезвычайно важны в построении модели глобального потепления
здесь, на Земле.
Среди всех небесных тел, которые мы наблюдали,
солнце определённо
наиболее важный астрономический объект для всего человечества.
Солнце снабжает нас энергией, которая поддерживает всю жизнь на Земле
и энергией, которая движет климатом Земли.
Так что для нас крайне важно понимать
все аспекты изменчивости солнца.
Астрономы понимают что единственный способ
обойти все трудности, навязанные нам атмосферой,
это послать телескопы в космос.
Космический телескоп не только может избежать
эффектов размытия из-за нашей атмосферы,
но также сможет уловить потоки света,
не достигающие Земной поверхности.
Даже маленький прибор, размещённый в космосе,
превзойдёт по мощности телескоп Гран Канари.
На всём протяжении 1970х и 80х годов,
астрономы, инженеры и технологи
подготавливали почву для новой эры в оптической астрономии:
космического телескопа Хаббл.
Чтобы получить преимущество
воистину совершенного разрешения, предлагаемого космосом,
где нет атмосферы,
инженерам были поставлены задачи, с которыми они никогда не сталкивались до этого,
и никогда не сталкивались с тех пор.
Телескоп, находящийся на орбите,
вращается вокруг Земли со скоростью 17.000 миль в час,
просто невообразимо-быстрая скорость для нас.
И в тоже время вы должны направить телескоп в любую точку неба,
и должны стабилизировать его на пару миллисекунд.
И вот что они сделали:
изобрели множество гироскопов,
необычайной точности
которые позволяли им развернуть телескоп
в нужную точку неба,
и подвести к ней достаточно близко,
и выбирать звёзды.
И используя звёздный каталог,
они могли бы направлять его в нужную точку,
после чего, с помощью отслеживания звезды,
они могли стабилизировать телескоп
пока он вращается вокруг Земли на орбитальных скоростях.
Построенный в 1980х годах,
космический телескоп Хаббл годы пролежал в хранилище
после трагической потери
космического шаттла "Челенджер" и его экипажа.
И наконец в 1990м году
Снова были запущены шаттлы.
И они смогли запустить Хаббл,
что было воистину восхитительно.
Телескоп Хаббл весит около 25.000 фунтов,
и имеет размер примерно со школьный автобус.
Взлёт космического шаттла "Дискавери"
с космическим телескопом Хаббл стал нашим окном во Вселенную.
Будучи на орбите, космический телескоп Хаббл вскоре обнаружил
дефект, который грозил
двухмиллиардным инвестициям в него.
Когда взглянули на первые снимки,
обнаружилось что это зеркало,
которое, между прочим, было отполировано
в самую идеальную форму зеркала в человеческой истории,
было отполировано в неверную форму.
А все камеры и оптики позади него
были сконструированы чтобы работать с его верной формой.
Так что изображения получились размытыми.
На самом деле, изображения были не сильно лучше чем
те, что сделаны телескопом, находящимся на земле.
Они были всего лишь чуть более чёткиими.
И это было научной катастрофой.
И в такой же мере это было политической катастрофой.
Как только НАСА поняли суть проблемы,
было разработано решение.
Несмотря на то что проектировщики телескопа не предусматривали
ремонт оптики в космосе,
астронавты успешно установили матрицу
корректирующих зеркал.
Я знаю множество людей из той эпохи,
и мало кто сомневался в том что это поможет.
Просто это очень сложно.
Это была самая сложная космическая хореография
из всех.
Вы должны были верить в пять чудес
и двух зубных фей,
чтобы дать какие-то разумные шансы на успех.
Но, когда они вернулись из космоса,
открыли объектив телескопа, сделали первые снимки,
стало понятно что все проблемы исчезли.
люди апплодируют
Были проведены дополнительные починки и улучшения,
которые расширили миссию телескопа Хаббл,
далеко за пределы запланированного срока действия.
Каждый раз когда они поднимались с миссией по обслуживанию,
они устанавливали новые приборы на телескоп.
И эти приборы улучшили наблюдательную способность телескопа,
который мог работать теперь с фактором 10 и 100 раз,
по сравнению с предыдущими.
Так что каждая обслуживающая миссия давала нам целую новую обсерваторию.
И вот почему Хаббл остался
таким научно-продуктивным,
и вот почему он остался таким популярным.
Изображения, полученные Хабблом стали космическими иконами,
яркими символами нашей способности наблюдать за космосом,
свободным от атмосферных помех.
Каждый снимок открывает картину Вселенной,
динамическое взаимодействие материи и энергии
которое раскрашивает наш взгляд на небеса.
После обслуживающей миссии в 1996м году
у моего предшественника, Роберта Уиллиамса
было поразительно-далёкое предвидение в астрономии.
Он сказал: "Смотри, это самый сильный телескоп в истории.
Почему бы нам не направить его
в самую пустую, чёрную точку в небе,
и сделаем такую выдержку, какую только сможем,
и сделаем самый глубокий снимок Вселенной?"
Тем самым,
он создал "глубокое поле" Хаббла,
поле, которым мы пользуемся для изучений по сей день.
Я сделал тоже самое после обслуживающей миссии в 2002м году,
и создал ультра-глубокое поле Хаббла.
И эти поля открыли нам такие вещи во Вселенной,
которые никогда раньше никто не видел,
к которым ни один земной телескоп не смог бы прикоснуться.
В течении 1990х годов астрономы объединили наблюдения Хаббла
с теми, что были сделаны с наземных телескопов,
и сделали шокирующее открытие.
Астрономы хотели определить, насколько замедлилось расширение
вселенной со времён большого взрыва.
Чтобы сделать это, они провели наблюдения за взрывами суперновых
на разных дистанциях и
в разное время, включая отдалённое прошлое.
Сравнивая смещения красного и расстояния
до этих суперновых,
астрономы могут вычислить коэффициент, с которым вселенная
замедляется.
Результаты, впрочем, были настолько странными,
что, по началу учёные отказались верить в них.
В 1997м году, считалось что расширение вселенной
должно замедляться.
Вся материя вселенной и её притягивающая гравитация
должны стягивать вселенную и замедлять её расширение.
Итак, наша команда собрала большое количество данных
об этих далёких суперновых
чтобы действительно измерить замедление расширения.
И я возглавлял изучение
первого большого количества собранных данных.
И я написал компьютерную программу, которая могла бы сказать мне,
Хорошо, если вселенная замедляет своё расширение,
скажи мне, как велика её масса.
Скажи мне, какая масса замедляет расширение.
И то что я увидел было воистину шокирующе.
Оно вовсе не замедляется.
Моя компьютерная программа говорила мне, что вселенная
вела себя так, как будто она имела отрицательную массу.
И единственное, почему это могло бы быть так,
это если бы коэффициент расширения не замедлялся;
на самом деле он ускорялся.
И тогда мне в голову пришла первая догадка
что происходит нечто воистину интересное.
Ну, у меня челюсть отпала.
Я думал что мой результат неверен.
Или замеры были неверными,
или вычисления, или что-то в этом роде.
И я сказал: "Адам, перепроверь эти результаты."
Он проверил, и не смог найти ошибку.
И другие люди проверили результаты нашей команды,
и они тоже не смогли найти ошибку.
Вселенная с течением времени ускоряет своё расширение,
и это было совершенно противоположным
нашим ожиданиям.
Сначала у людей были скептические мысли насчёт результатов
и мы тоже отнеслись скептически.
Но у нас были две разные команды которые проводили
один и тот же эксперимент, но независимо друг от друга,
и пришли к таким же заключениям.
Это было очень захватывающе,
потому что это значило что люди могли думать
о разветвлении эксперимента,
и не волноваться насчёт деталей,
потому что они могли доверять тому что они были верными.
И со временем мы поняли что никто
на самом деле не мог представить другого вероятного объяснения
кроме того что расширение вселенной ускорялось.
Что могло дать такой удивительный эффект?
Ответ находиться в космической гипотезе
впервые предложенной Альбертом Эйнштейном
но не принимаемой всерьёз на протяжении более чем половины века.
Вскоре после того как Эйнштейн разработал
свою основную теорию относительности,
обнаружилась проблема.
И с той же самой проблемой мог столкнуться Ньютон,
потому что, как известно любому изучающему физику,
гравитация - отстой.
Она всегда притягивает.
Она никогда не отталкивает.
Итак, когда Эйнштейн разработал теорию относительности,
он думал что вселенная статична.
Как и все учёные.
И это значит что гравитация не могла бы сработать,
потому что тогда вся вселенная обрушилась бы внутрь себя.
Но он понимал что может добавить дополнительный термин
к своим уравнениям,
который он назвал "космологической константой",
Которая могла бы иметь маленькую отталкивающую силу
по всему пустому пространству.
И она могла бы быть настолько малой,
что её невозможно было бы измерить здесь, на Земле,
или в солнечной системе,
но она могла бы наращиваться и удерживать звёзды и галактики порознь.
Введя этот дополнительный термин в свои уравнения,
Эйнштейн создал
математическую модель статической вселенной
которая не расширяется, и не сужается.
Нечто, что заставляет вселенную ускоряться,
сейчас называется тёмной энергией.
Тёмная энергия преобладает над всеми остальными видами
энергии и материи во вселенной.
Астрофизики вычислили что вся барионическая материя,
то, из чего созданы все мы, вся Земля,
и все звёзды и галактики,
всего лишь маленькая часть известной вселенной.
Понимание почему вселенная содержит так много тёмной энергии
бросает учёным вызов
который может выстоять много поколений.
Некоторые же открыто предпологают
что мы неверно интерпретируем наблюдения.
Существуют разные пути
которыми можно объяснить наблюдаемое ускорение.
Вы можете также прибавить к этому тёмную энергию,
что само по себе является интересной вероятностью,
поскольку мы не представляем, что такое тёмная энергия.
Чем бы она ни оказалась, эта энергия изменит физику.
Также существует другая вероятность, что Эйнштейновская гравитация,
его теория гравитации на самом деле немного ошибочна,
что тоже было бы весьма удивительно.
Итак, что бы ни произошло, и что бы мы ни выяснили,
это изменит физику в большой мере.
Современная космология построена в целом
на существовании тёмной материи и тёмной энергии.
К примеру, мы все считали что
расширение может только замедлиться.
И когда мы смогли замерить его,
обнаружилось что это не так.
И тем не менее, мы претендуем на понимание вселенной.
Как Коперник и Галилей изменили наш взгляд
на движение планет и звёзд,
чтобы дать нам правильную модель солнечной системы,
в скором времени астрофизики могут сделать наблюдение,
которое перевернёт нашу нынешнюю модель всей вселенной.
По моему мнению, мы стоим на пороге революции
когда нам придётся переосмыслить всю информацию,
и обрести новое видение вселенной.
И чтобы сделать это, нам нужны большие телескопы, такие как
Грантекан или ещё больше,
чтобы с большой точностью изучать самые далёкие объекты вселенной
и понимать их свойства.
У астрономов есть планы по постройке телескопов
на фоне которых телескопы в Гаваях, Чили, и Канарских островов
покажутся карликовыми.
Они мечтают об оптических телескопах размером с футбольное поле,
способных собирать в сто раз больше света,
чем наши лучшие телескопы сегодня.
Три из этих беспрецедентных проэктов телескопов
на данный момент находятся в разработке.
Гигантский телескоп Магеллана - новый амбициозный проект
строительства 25и-метрового оптического телескопа.
Это более 80 футов в диаметре.
Данный проект является интернациональным.
Телескоп будет сделан из семи зеркал,
каждое из которых будет иметь диаметр 8,4 метра.
Так что в отличае от большинства телескопов,
существующих на данный момент,
этот будет сделан из 7 сегментов.
Он будет размещён в горах Анды, в Чили
на высоте примерно 2.700 метров
на очень сухом, очень тёмном участке,
отличном участке.
Сотрудники университетов в соединённых штатах
представляют 30и-метровый телескоп
с множественными сегментированными зеркалами, как в обсерватории Кек.
Стараясь не быть превзойдённой, Южно-Европейская обсерватория
строит планы о создании телескопа с зеркалом диаметра 42а метра.
ЕЕЛТ ЕГТ,
Европейский Гигантский Телескоп -
самый большой телескоп, который создавало человечество.
Это оптический телескоп с зеркалом диаметром 40к метров.
Когда мы строим зеркала такого размера,
мы не можем сделать его монолитным;
нам приходится делать его сегментным.
Так что на самом деле у нас есть сегменты диаметром один метр
которые будут связаны вместе, чтобы придать форму очень большого зеркала,
и всё вместе это будет, ну,
размером с половину футбольного поля.
Проект ЕЕЛТ должен продвинуть человечество
на шаг вперёд в оптической астрономии.
Но эти основные проекты телескопов
не ограничены астрономией видимого света
Новейшее, крупнейшее, и самое дорогое построение
радиотелескопов, скоро начнёт функционировать
на плато Атакама, в Андах, Чили.
За последнее десятилетие,
астрономы по всему свету пришли к заключению,
что следующий большой проект астрономии
должен быть построением радио телескопов,
работающих в миллиметровом и суб-миллиметровом диапазоне.
Северно-Американцы принялись изучать данный проект.
Японцы начали изучать другой.
Европейские страны собрались
и начали изучать третий.
Но все три стороны согласились что самый лучший участок в мире
для их целей - здесь, в пустыне Атакама.
В конце концов, мы собрались все вместе, и решили построить один
большой, воистину гигантский проект, названный А.Л.М.А.,
"Атакамская Большая Миллиметровая Антенна"
И название очень красивое,
потому что в Испанском языке "Алма" значит "душа"
Субмиллиметровые радиоволны не очень хорошо проходят
сквозь низкие слои атмосферы Земли,
потому как водяные испарения поглощают их.
Так что А.Л.М.А. нужно было расположить повыше,
выше чем вершины гор Рейнир или Маттерхорн.
Устанавка тарелки А.Л.М.А. на высоте 16.000 футов
показывает пределы человеческой выносливости.
Но 66 телескопов А.Л.М.А.,
которые установят в течении нескольких следущих лет,
дадут астрономам недоступный ранее вид
на космос.
В этом диапазоне длины волн,
мы можем изучать холодную вселенную,
холодные регионы, которые мы обнаружили,
внутри газовых и пылевых облаков.
В этих облаках, звёзды и планеты формируются
благодаря очень сложным процессам, которые мы до сих пор не понимаем.
Благодаря А.Л.М.А.,
мы сможем заглянуть прямо за эти облака
с невероятной чёткостью и угловым разрешением,
и взглянуть на детали этих процессов.
А поскольку А.Л.М.А. может сделать также спектроскопический анализ,
мы можем попытаться понять
из чего в частности состоят эти облака.
Какие атомы и молекулы в них?
Это очень интересная химия, и чрезвычайно важная,
потому как это начало того, что потом станет жизнью.
Поиск жизни вне солнечной системы
остаётся одним из самых важных задач человечества.
Чтобы приступить к этому,
мы должны искать планеты, на которых жизнь возможна.
В течении последнего десятилетия,
астрономы открыли более чем 300 планет,
на орбитах других звёзд.
Мы бы очень хотели
направить Хаббл
на ближайшую звезду вроде Альфа Центавра
и увидеть Земли и Юпитеры
на орбите этой звезды.
Проблема в том что любая планета будет в блике света
звезды - носителя, даже используя могучий Хаббл.
И мы используем одну хитрость, чтобы засечь планеты.
Мы смотрим на саму звезду, и звезда будет колебаться в космосе,
в следствие того что планеты будут "дёргать" звезду
находясь на её орбите.
И таким образом мы можем открывать все виды планет
глядя на звезду вместо самих планет.
Сотни планет, обнаруженных вокруг их звёзд,
имеют общие характеристики.
Масса каждой из них намного больше массы Земли.
Этот факт всплывает при использовании техники
непрямого обнаружения планет.
Более массивные планеты производят большие,
а соответственно, легче обнаруживаемые эффекты на движение их звезды.
Так что теперь мы надеемся открыть двоюродных сестёр Земли,
Планеты с размером и массой сравнимые с нашей собственной.
в течении следующего десятилетия
Наса и Европейское Космическое Агентство
Планируют послать на орбиту специализированные телескопы
которые смогут обнаружить
тусклый отражаемый свет далёких планет.
Эти приборы будут анализировать спектр света,
определяя содержит ли атмосфера планеты
газы, такие как кислород и метан,
являющиеся предвестниками условий, пригодных для жизни.
или даже присутствие самой жизни.
Но другие надеятся обнаружить жизнь вне нашей солнечной системы
путём прямой связи.
Мы ищем жизнь в космосе, но не просто любую жизнь.
Мы ищем разумные виды.
И мы делаем это путём перехвата волн,
возможных радиосигналов, которые они транслируют в нашу сторону,
или, допустим, у них есть гигантские лазеры,
и они подают нам световые сигналы.
В любом случае, мы бы узнали что там есть жизнь,
по крайней мере, умная как мы.
Подтверждённый сигнал из другой цивилизации
определит момент когда мы узнаем что мы не одни.
Если бы мы получили сигнал и, возможно, поняли его,
- а я не уверен что мы смогли бы понять его -
По крайней мере, мы бы завершили Коперниковскую революцию.
Мы знали что очень долго
Мы не особенные в плане астрономии.
А также, мы бы знали что мы не особенные в биологическом плане.
Или даже в интеллектуальном плане.
Технология и жажда знаний
вывело человечество на поиск открытий,
уводя нас с маленького ограниченного шара звёзд
и бросая нас в бесконечный океан пространства и времени
наполненный светом и тьмой.
С каждым шагом в этом путешествии
наше осознание космоса росло, чтобы открыть новые горизонты,
новые ответы, и новые вопросы.
В следующие десятилетия, новые идеи будут вести технологии
которые направят нас на улучшенное понимание
механизмов вселенной.
И в одну звёздную ночь в недалёком будущем
мы взглянем вверх и увидим вселенную, не такой как представляем сегодня
как Галилей со своим телескопом,
сделанным из двух маленьких кусочков стекла.