För tusentals år sedan som folk såg upp i himlen och, ärligt talat, inte förstår någonting. Kanske såg han Gud. Kanske kometen. Låt förstår historiker. Tusentals av år, och mannen tittade en gång till på himlen — med hjälp av, till exempel, Hubble space telescope. Han såg en myriad av stjärnor, zillions av planeter, stora avstånd och… ingenting (mörk materia). Vi lär oss snabbt. Rymdteleskopet James Webb kommer vara 100 gånger mer kraftfull än Hubble och visar mer. Men vad vi upptäckte utan det.
Himlen förändring som planeter rör sig
Våra förfäder följa årstidernas växlingar över himlen. Berättade det för dem när de ska jaga vissa typer av djur, till exempel. När de utvecklat jordbruk, civilisation som Gamla Egypten användes stjärnorna för att avgöra när du ska beså grödor och när skörden. Vi använde himlen som en gigantisk klocka för att räkna tid under året. När det var Eclipse eller kometer, de ansågs oväntade händelser, ett tecken på att gudarna. Idag vet vi att de uppstår på grund av tyngdkraften och orbital position i rymden.
Över tid, några smarta människor har märkt att stjärnorna rör sig över himlen på ett förutsägbart sätt. De gick samma väg som Solen och rör sig i bakgrunden av andra stjärnor. Vi vet nu att den här planeten (från det grekiska ordet som betyder “Vandrare”). I många kulturer är dessa planeter var uppkallade efter gudar. Merkurius, Venus, Mars, Saturnus och Jupiter, Neptunus, Uranus är döpt efter Högsta väsen vördade i gamla tider.
Jorden och Solen är inte Universums centrum
Tidiga föreställningar (beroende på religion), vilket ofta anges som Jorden i centrum av Universum. Men när den första astronomerna observerade himlen, kunde de inte förstå många saker. Varför Mars, till exempel, ibland ändrar sin kurs i himlen, och sedan igen börjar marschera i samma riktning som andra planeter? Vissa astronomer kom upp med en komplex geometrisk konstruktion — epicykler — som var tänkt att förutsäga kaotisk vid första anblicken, förflyttning av planeter.
En enkel lösning var förslag av Nicolaus Copernicus på 1500-talet, när han satte Solen i centrum av Universum, och började Jorden att rotera runt honom som planeter. (I det tredje talet var det också föreslås av Aristarchos från Samos i Grekland, men hans verk var inte kända i västvärlden på den tiden). Detta arrangemang löst problemet med epicycle och bekräftats av andra bevis. Till exempel upptäckten av Galileo av Jupiters månar 1610 visade att allt inte kretsar kring Jorden. De religiösa ledarna var missnöjda, men så småningom allt föll på plats.
Med utvecklingen av teleskopiska teknik, vi har också lärt oss att Solen är inte Universums centrum. På 1750-talet var det tänkt att vintergatan är en stor samling av stjärnor med sitt eget centrum. I början av 1900-talet, observation av nya stjärnor i andra galaxer visade att de var längre bort än vintergatan. Slutligen, astronomen Edwin Hubbles upptäckt bevis för att universum expanderar på ett enhetligt sätt i alla riktningar, utan en sann center.
Det beror på allvar
Även om vi ser den rörelse av planeterna, varför de rör sig, det var oklart för tusentals år. På 1600-talet, att alla ändras när sir Isaac Newton började tillämpa matematisk teori till observationer av Universum. Han bestämde tre grundläggande rörelselagar och lagen om allmän gravitation, vilket innebär två saker i Universum är ömsesidigt lockade. Planeterna har större dragningskraft, stenar i Saturnus ringar — mindre.
I början av 1900-talet, vår förståelse av gravitationen har förändrats tillsammans med observationer av fysikerna albert Einstein, som upptäckte att tiden kan variera beroende på koordinatsystemet. Om du färdas i hastigheter nära ljusets, din känsla av att tiden saktar ner jämfört med att känslan av att leva på Jorden. Tiden började att tänka på den fjärde dimensionen (bredd, höjd och längd), och detta har lett till en bättre förståelse av den otroliga befolkningsmässiga förhållanden runt svarta hål och andra massiva gravitationella objekt. Allvaret av objektet var en konsekvens av “krökning” av tid och rum.
I början av 2016 gravitationella vågor upptäcktes av LIGO Observatorium. Ringar i tid och rum, på grund av den ömsesidiga rotation av massiva objekt som svarta hål. Einstein förutspådde deras existens, och astronomerna letar efter dem i över 50 år.
Bortom Saturnus är den planet
Teleskopet visade många små objekt som är ouppnåeligt för blotta ögat. William Herschel upptäckte Uranus 1781 av en slump när vi kartlagt alla stjärnor som jag kunde hitta, åttonde storleken eller ljusare. När han upptäckte Uranus rör sig mot den bakgrund av stjärnor. Han planerade ett namn för att hedra kung George III, men andra astronomer bestämde sig för att döpa planeten för att hedra den Gud, som resten.
För denna upptäckt var snabbt följt av andra: Ceres (då det hette en asteroid, inte en dvärg planet) upptäcktes 1801. Neptunus i 1846, och Pluto (blev först en planet) 1930. Solar system var mycket större än man tidigare trott. Över tid, modeller tyder på att kometer kvar utanför Neptunus bana, bland andra isiga objekt i kuiperbältet. I början av 2000-talet, flera nya objekt storleken på Pluto upptäcktes i kuiperbältet, som tillät den Internationella astronomiska Unionen att skapa en ny kategori för “dvärg planet” och placerade Pluto och Ceres i denna kategori.
Inte mindre slående har varit upptäckten av planeter utanför vårt solsystem. Första astronomer har hittat tre planeter nära pulsaren PSR B1257+12 1992, då en stor exoplanet nära de främsta sekvens stjärnan 51 Pegasi i 1995. Idag vet vi om förekomsten av mer än 1 000 planeter utanför solsystemet, och tusentals fler väntar i kulisserna. De flesta av dem upptäcktes av NASA rymdteleskopet Kepler, som inleddes 2009.
Det är en kosmisk speed limit
Vi använder ljusets hastighet som ett sätt att mäta Universum. I århundraden har vi redogjort för sin takt, och idag är hon ca 300 000 kilometer per sekund i vakuum. Solen är åtta ljusminuter från Jorden. Den närmaste stjärnan systemet (alpha Centauri) är fyra ljusår från oss, och de närmaste större galax (Andromeda) ligger 2,5 miljoner ljusår.
Även om vi alla drömmer om varpen motor från Star trek, som skulle tillåta oss att i ett ögonblick för att täcka stora avstånd, vi hindras av begränsningarna i fysik. En annan upptäckt var Einsteins ekvation E = mc2 som definierar ekvivalensen mellan massa och energi. När du flyger med en hastighet nära ljusets hastighet, den energi som krävs ökar din vikt. Vid den punkt omedelbart före den kränkning av ljus begränsa massan blir oändlig. Gå snabbare är helt enkelt omöjligt.
Men, teoretisk fysik och erbjuder geniala korta drag. Kanske, i Universum finns det maskhål genom vilken du kommer att kunna resa med lätthet, som trafikerar stora avstånd på ett ögonblick. Det kan finnas sätt även kommunikation med ljusets hastighet, eftersom kvant-intrasslad partiklar kan kommunicera omedelbart, oavsett avståndet mellan dem. Men så långt som vi vet nu, ljusets hastighet är lika med högsta möjliga hastighet av resor.
Vi ser ekot av Big Bang
Om universum började med en säregen och sedan expanderat utåt enligt Big Bang-teorin, som hon var tänkt för att vara omgiven av ofattbar makt. I en tid när universum blev större, är denna energi som förbrukas, kyls och kondenseras i ämnet, som fyllde rymden.
Vi kan se resterna av denna enorma explosion på grund av oavsiktlig öppning i 1965. Medan förekomsten av bakgrundsstrålningen var först föreslog att Ralph Alfer 1948, två forskare vid Bell Telephone Laboratories upptäckte honom bara några decennier senare, när den konfronteras med störningar i den nya radio. Arno Penzias och Robert Wilson fann strålning tillsammans med det andra laget, vilket resulterade i två verk (en från varje grupp) som publicerats i Astrophysical Journal 1965.
Astronomer nu vet om att det finns små variationer i temperatur (anisotropi) i den kosmiska bakgrundsstrålningen (CMB), som avslöjar mindre densitet fluktuationer i det tidiga Universum. Dessa små variationer kan upptäckas med mycket känsliga instrument som WMAP, och det Europeiska rymdteleskopet Planck. Man tror att dessa variationer kan avslöja mycket om bildandet av det tidiga Universum, den storskaliga strukturen av Universum och naturen av de tidigaste galaxer.
Universum expanderar (och snabbare)
1929 astronomen Edwin Hubble upptäckte att universum expanderar. Han var flitig och flitig observatör med sin 100-tums teleskop på mount Wilson i Kalifornien och gjorde många upptäckter som dessa avstånd till galaxer. Han kikade in i nya stjärnor i dessa galaxer, för att mäta deras ljusstyrka och sedan räkna hur mycket var för att tona ner detta ljusstyrka med avståndet. Sedan, baserat på arbete av astronomen Vesto av Slipher, Hubble uppmätt rörelse av galaxer och publicerade ett dokument som slutgiltigt visade expansionen av Universum.
Öppningen var väldigt högt, men ännu mer förvånad astronomer i slutet av 90-talet av förra århundradet, när de upptäckte att expansionen accelererar. Astronomer mäta en supernova i avlägsna galaxer, upptäckte att dessa supernovor var mindre ljus än väntat av rödförskjutningen (vilket indikerar att de är bort från oss). Denna upptäckt så småningom förde ett nobelpris vetenskapsman.
Vi kommer inte att kunna se det mesta av den materia i Universum
Den accelererande expansionen av Universum har varit ett mysterium för astronomer, men de föreslog att det bör finnas någon kraft som “skjuter” Universum. Den ledande teorin idag är mörk energi, som inte kan upptäckas direkt med hjälp av moderna astronomiska metoder.
Det finns också flera teorier om vad som kan vara denna mörka energi. Det kan vara en egenskap av rymd-tiden. Med den expansion av rymden som är född mer mörk energi, som driver även ytterligare expansion. En annan möjlig förklaring är ansluten med den kvantmekaniska teorin om saken, som tillät uppkomsten och försvinnandet av partiklar bär energi.
Mörk energi är tänkt att vara 68% av massan av det kända Universum, mörk materia är 27%. Forskarna är inte säkra på den typ av mörk materia, men vet om dess existens genom gravitationella effekter. Vi ser hur den böjer av ljuset genom gravitationslinsning. Resten av Universum, mindre än 5%, består av den vanliga energi och materia som vi kan se med teleskop.
I andra världar det finns vatten och is
Vatten ansågs vara en av de viktigaste faktorerna för livet, och så småningom kom vi fram till att det är en universell del i solsystemet och Universum i Allmänhet. De första observationerna av rymdfarkoster i 1970-talet och 80-talet har visat att det råder ett isande världar bortom Jorden. Öppnandet av isen månar nära Jupiter, Saturnus och därefter var en överraskning eftersom vi är vana vid att iaktta nära airless månen på Jorden. Över tiden, dessa världar visade en komplex kemisk sammansättning.
Europa, månen, och Enceladus, en av Saturnus månar, anses vara de mest lovande för livet utanför Jorden, åtminstone i solsystemet. Dessutom, vatten kan finnas i flytande form inuti dessa månar. På Titan, månen och Saturnus, en hel del kolväten, och under ytan kan dölja en flytande havet.
Mer avancerade observationer på 90-talet och fann då vatten-is på de mest oväntade ställen. Var som vatten, is kan vara på en högtrycksspruta månen, och även kvicksilver — den närmaste planeten till Solen — om du är permanent stängda till Solen kratrar eller under ett skyddande lager av damm. Istäcket, som består dels av is finns på Mars. Det är is på kometer och små världar som dvärgplaneten Ceres.
Framför oss en mycket intressant
Astronomi är bara början för att vara intressant, eftersom den teleskop blir bättre och bättre, nya sätt att utforska vårt Universum. En är planerade för lansering under 2018 teleskop, James Webb, bör vara 100 gånger mer kraftfull än sin föregångare, Hubble space telescope.
Det Europeiska Extremt Stora Teleskopet, som kommer att vara klar 2024, om allt går enligt plan, kommer att studera Universums hemligheter från Jorden. Enligt plan, han kommer att leta efter exoplaneter, att peer i början av Universum, det supermassiva svarta hål och mystiska mörka materia. Den nya generations teleskop kommer också att leta efter planeter som liknar Jorden i andra solsystem, studera deras omgivningar, och banor ursprung.
Den senaste upptäckten av gravitationsvågor, en viktig del av den Allmänna relativitetsteorin, öppnade vägen för en ny typ av astronomi — gravitationella våg astronomi. Oberoende av det elektromagnetiska spektrumet, gravitationella våg astronomi kommer att mäta ringar av tid och visa massiva objekt som skulle vara osynlig för optiska teleskop.