Bilim: Bu 10 büyük astronomi buluşu, kaç tanesini biliyorsunuz?
Bilimi ilerletmenin iki yolu vardır:
Birincisi, bilgi ve veri birikimidir. Astronomi alanında buna benzer pek çok örnek vardır: Örneğin, yıldızların mesafesini, kütlesini, parlaklığını, sıcaklığını ve spektrumunu doğru olarak ölçmek uzun ve meşakkatli bir birikim sürecidir.
İkinci tür "dönüm noktası" dır. Evren algımız nispeten kısa bir süre içinde dramatik değişikliklere uğradı. Bunlar büyük paradigma değişimleridir. Örneğin 15. yüzyılda dünyanın evrenin merkezi olduğunu düşündük. Ancak 17. yüzyılda güneş, evrenin merkezi haline geldi (bu fikir uzun sürmemiş olsa da).
Bu yazıda, 20. yüzyılda astronomideki büyük atılımlara odaklanacağız. Bu makaleyi okumayı bitirdiğinizde, kısa süre sonra, geçen yüzyılda daha önce olduğundan daha fazla astronomik atılım olduğunu ve öncekinden daha önemli olduğunu göreceksiniz. İlginç bir soru şu: Bu yüzyılda aynı sayıda çığır açan keşif yaşayacak mıyız? Astronomi Topluluğu onu hızlandırır mı yoksa yavaşlatır mı?
1
Samanyolu evrendeki tek galaksi midir? En az 100 yıl önce cevap evet idi. Ama 1923'te, Hubble (Edwin Hubble), M31'den (Andromeda Gökadası) birini keşfetmek için Hooker teleskopunu kullandı Sefeid değişken yıldız , Her şey değişti. Başka bir gökbilimciye göre Levitt (Henrietta Leavitt) 'in çalışması Hubble inanılmaz bir sonuca vardı: M31 bizden 900.000 ışık yılı uzaklıkta, Samanyolu'nun çok ötesinde! O zamandan beri Samanyolu'nun benzersiz olmadığını fark ettik.Evren çok sayıda galaksi içeriyor.Bu, astronomi atılımının ve paradigma değişiminin harika bir örneğidir. Bugünün astronomik gözlemleri bize evrendeki yıldız katsayılarının onbinlerce, milyarlarca veya yüz milyarlarca değil, iki trilyon kadar yüksek olduğunu söylüyor! Birden trilyona, ne büyük bir değişim!
2
Einstein Bir zamanlar evrenin durağan olduğuna inanılıyordu. Ama gerçekten durum bu mu?
1929'da Hubble, 46 galaksinin uzaklığını ve hızını ölçmek için Hooker teleskopunu kullandı. Bu verileri görüntülere dönüştürdü ve sonuçlar gökadanın geri gitme hızının mesafeyle orantılı olduğunu ve eğimin 500km / s / Mpc olduğunu gösterdi (bu değere Hubble sabiti denir). Diğer bir deyişle, Hubble, evrenin genişlediğini ve galaksi dünyadan ne kadar uzaklaşırsa bizden o kadar hızlı uzaklaştığını keşfetti. ! Ne şaşırtıcı bir keşif ve genişleyen bir evren, aynı zamanda evrenin uzak geçmişte bir başlangıcı olduğunu ima eder.
Hubble sabiti çok önemlidir, evrenin yaşını hesaplamak için kullanılabilir. İlk tahmin aşırı derecede saptı - evrenin yaşı dünyadan daha genç! Ancak teknolojinin gelişmesiyle birlikte, kozmologlar giderek daha kesin değerler elde ettiler. Şimdi, Hubble sabiti yaklaşık 70km / s / Mpc olarak belirlendi ve evrenin yaşı 13.8 milyar yıl. (Aslında, son birkaç yılda, kozmologlar, farklı ölçüm yöntemleriyle elde edilen Hubble sabitlerinin tutarlı olmadığını keşfettiler! Ayrıntılar için bkz: "Kozmolojik Kriz: Birleşik Hubble Sabiti!")
1998'e gelindiğinde, gökbilimciler evrenin sadece genişlemediğini, aynı zamanda hızlandığını keşfettiler. Hızlanan genişlemenin arkasındaki itici güç " Karanlık enerji "Ama kimse karanlık enerjinin gerçek renklerini bilmiyor.
3
Geçen yüzyılın başında yıldızlar hakkındaki bilgilerimiz hâlâ çok azdı. O zamanlar gökbilimciler yıldızların çok yaşlı olduklarını, hatta bir milyar yıldan daha yaşlı olduklarını ve yaşam döngülerinin çoğu için çok parlak olduklarını fark ettiler. Ancak gökbilimciler, yıldızların neden bu kadar büyük miktarda enerji üretebileceğini bilmiyorlar. 1905'e gelindiğinde, Einsteinın özel görelilik teorisi ve Kütle-enerji denkliği Teori (E = mc²) bir devrimi tetikledi.
Edington (Arthur Eddington) Efendim, yıldızların hepsinin gazdan oluştuğunu ilk fark edenlerden biriydi. Ayrıca yıldızların kararlılığının İçe doğru yerçekimi karşı Dışarıya doğru gaz ve radyasyondan gelen basınç Rekabetin sonucu. Eddington yıldızları türetti Kalite-parlaklık ilişkisi Yıldızların evrimini anlamak için gerekli olan.
1926'da Eddington, güneşin merkezindeki gaz yoğunluğunun su yoğunluğunun 100 katından fazla olduğuna ve bu alandaki sıcaklığın 10Kelvin'i geçtiğine dikkat çekti. Yıldızın içindeki sıcaklık o kadar yüksektir ki, nükleer reaksiyon hızı göz ardı edilemez bir dereceye ulaşacaktır. Ancak hangi kütle biçimi tahrip edilerek enerjiye dönüştürülür?
1920'de Aston (Francis Aston) bazı atomların ve izotopların kütlesini ölçmek için icat ettiği kütle spektrometresini kullanıyor. Dört hidrojen atomunun bir helyum atomundan daha ağır olduğunu keşfetti. Diğer bilim adamlarının bulguları, hidrojen ve helyumun yıldızların ana bileşenleri olduğunu gösteriyor.
Bu faktörleri birleştirmek yıldız enerjisi üretimi sorununu çözer ve sonra birinin bu sürecin tam olarak nasıl işlediğini kanıtlaması gerekir. Bu kişi Hans Bethe'dir. 1939'da Bethe, Karbon Nitrür (CNO) döngüsü ve sonra önerdi Proton-proton döngüsü . Bu süreçler son derece yavaştır, bu nedenle yıldızlar ana dizide uzun süre kalacak, yavaşça ve nazikçe hidrojeni helyuma çevirecek. Bu dönemde parlaklıkları çok az değişir.
Yıldız enerji kaynaklarının mekanizması nihayet gökbilimcilerin genel olarak yıldız evrimi sorununu çözmelerine yol açtı ve bu süreç 35 yıl sürdü.
4
Yıldızların enerji mekanizmaları açıklığa kavuşturulmadan önce, gökbilimciler çoğu yıldızın aslında sadece iki türe sahip olduğunu fark ettiler, sözde " Cüce yıldız "ile" Süperstar ".
1911'de, Herzpron (Ejnar Hertzsprung), Pleiades ve Plesias gibi açık yıldız kümelerinden gelen görünen büyüklük ile spektral yıldız türü arasındaki ilişkiyi haritaladı. 1914'te, Russell (Henry Norris Russell) Yıldızların mutlak büyüklüğü ile spektral türler arasındaki ilişkiyi çizmek için en son paralaks verilerini tam olarak kullanın. Herzpron ve Russell tarafından çizilen tablo artık kısaltılmış Herzpron-Russell grafiği olarak adlandırılıyor. Herotu .
Hem Herzpron hem de Russell, iki ana yıldız türü olduğunu keşfettiler: biri daha yaygın olan cüce yıldızlardır Bu güneş boyutundaki yıldızlar, haritada "ana dizi kuşağı" nı işgal ederler ve ana dizi yıldızları olarak adlandırılırlar. Yıldızların parlaklığı, sıcaklığın 6,7. Kuvveti ile yaklaşık orantılıdır; diğeri daha az yaygın olan dev yıldızlardır, mutlak büyüklükleri yaklaşık 0'dır.
Zamanla, grafiğe daha fazla yıldız sınıfı eklenir. Biri toprak boyutunda loş Beyaz cüce Mutlak büyüklükleri 10 ile 14 arasındadır ve spektral tipler yaklaşık olarak B ve A tipleridir. Diğeri daha nadir Süperstar , Mutlak büyüklükleri -5 ile -8 arasında değişen en büyük kütleli ve en parlak yıldızlardır.
5
1900'de genellikle yıldızların dünya ile aynı bileşime sahip olduğuna inanılıyordu. 1925'ten beri gökbilimciler, yıldızların esas olarak hidrojen ve helyumdan oluştuğunu fark ettiler ki bu açıkça büyük bir paradigma kaymasıdır.
Payne (Cecelia Payne) bu bilimsel devrimin öncüsüdür. Payne, 1925'te ünlü doktora tezi "Stellar Atmosphere" de, 1920'de fizikçi Meghnad Saha tarafından türetilen denklemi spektral çizgilerin yoğunluğunu atom numaralarına dönüştürmek için kullandı ve sonunda önerdi Yıldızlar esas olarak hidrojen ve helyum olmak üzere iki elementten oluşur.
Bu alandaki ikinci büyük gelişme, yıldızların iki ana bileşime sahip olduğunun fark edilmesidir: metal açısından zengin birinci grup ve metal açısından fakir ikinci grup. bu Tomurcuk (Walter Baade) 1943'te keşfedildi.
Üçüncü buluş, yıldızların neden benzersiz bir kimyasal bileşime sahip olduğunu ve bu kimyasal bileşimin zamanla nasıl değiştiğini açıklamaktır. İki başarı bu atılımı teşvik etti: İlk sonuç, Büyük Patlama'dan sonra hidrojen ve helyum karışımının ilk oranının% 75:% 25 olduğunu açıkladı; ikinci sonuç Burbid'lerden geldi (Margaret Burbidge ve Geoffrey Burbidge), Fowler (William Fowler) ve Hoyle (Fred Hoyle) Dört kişinin çalışması, hidrojeni helyuma dönüştürme nükleosentez sürecini açıkladı ve onu karbon, oksijen, silikon, kükürt, argon, kalsiyum ve demir gibi ağır elementlerin üretimine genişletti; sonra bu dört bilim adamı da Süpernova patlaması sırasında hızlı nötron yakalama sürecinin demirden daha ağır elementler oluşturduğu ve böylece yıldızların bileşimini altın, platin ve uranyum gibi elementlere genişlettiği kanıtlanmıştır.
6
Evrende ne var? Güneş, gezegenler, kuyruklu yıldızlar, yıldızlar, Samanyolu ... Geçen yüzyılın başında sadece bu çok sıradan gök cisimlerini biliyorduk. Fakat bazı aşırı gök cisimlerinin var olması mümkün mü? biraz.
Bir yıldızın yakıtı bittiğinde, garip gök cisimleri belirir. Düşük kütleli yıldızlar dünya büyüklüğünde beyaz cücelere dönüşecek ve beyaz cüceler içsel Elektronik dejenerasyon karşı yerçekimsel Karşı mücadele edin. 1930'da, Chandraseca (Subrahmanyan Chandrasekhar) bir beyaz cücenin kütlesinin 1,4 güneş kütlesini geçmeyeceğini hesapladı. Yıldızın kütlesi bu değeri aştığında, yıldız daha da çökecektir. Nötron Yıldızı . 1933'te Bud ve Fritz Zwicky, birçok nötron yıldızının süpernova patlamalarının ürünü olduğunu tahmin ettiler. 1967'de Jocelyn Bell-Burnell, bir radyo teleskopu aracılığıyla ilk pulsarın (pulsarlar hızla dönen nötron yıldızlarıdır) sinyalini tespit etti. Son olarak, kütlesi 3'ten fazla güneş kütlesine sahip olan yıldızlar, en uç gök cisimlerini oluşturmak için daha da çökecekler. Kara delik .
Bir başka garip varoluş türü ise kuasar. 1963'te Maarten Schmidt, güçlü bir radyo kaynağı tespit etti - kuasar 3C 273. Kırmızıya kayması 0.158'e kadar yüksekti ve bu,% 16.6'lık bir hızda görünür 13 büyüklüğünde parlak bir yıldız gibi görünüyordu. Dünyadan uzak durun. Son olarak, gökbilimciler kuasarın aslında süper kütleli bir kara delik içeren galaksinin merkezindeki aktif galaktik çekirdek olduğunu keşfettiler. Toplama diski Ve bırakacak Göreli jet .
Kuasarlara ek olarak, aktif galaktik çekirdekler, düşük iyonizasyonlu galaktik çekirdekler, Seifert galaktik çekirdekler, blazarlar ve radyo galaksileri dahil olmak üzere çok sayıda alt kategori içerir.
7
1964'te, Penzias (Arno Penzias) ve Wilson (Robert Wilson) Bir huni anten kullanarak iletişim uydusundan yansıyan radyo dalgalarını bulmaya çalışırken, bazı açıklanamayan gürültüler aldılar. Tüm olasılıkları (kuş pisliklerini temizlemek ve kuş yuvasını çıkarmak dahil) dışladıklarında, sonunda bunun bazı teorisyenlerin aradığı bir şey olduğunu keşfettiler. Kozmik mikrodalga arka plan (SPK) -bu Büyük patlama Kalan termal radyasyon.
1949'da Hoyle, BBC'ye konuk olduğunda evrenin bir başlangıcı olduğu ve her zaman genişlediği fikrini tanımlamak için "Büyük Patlama" teriminden bahsetti. Elbette, Hoyle kendisi başka bir teoriyi savundu. Kararlı durum teorisi . Kararlı durum teorisi bir zamanlar Big Bang teorisinin rekabetçi bir teorisiydi, ancak kozmik mikrodalga arka plan keşfedildiğinde, aynı zamanda konumunu da kaybetti.
Günümüzde, teleskopların sürekli yükseltilmesiyle, bilim adamları kozmik mikrodalga arka planını daha yüksek doğrulukla ölçebilir ve ondan hesaplama yapabilirler. Evrenin yaşı, bileşimi ve genişleme oranı Ve diğer bilgiler.
8
Evrenin çoğu görünmez maddeden oluşuyor gibi görünüyor ve bu "parlak" görünür madde toplamın sadece% 5'ini oluşturuyor. Daha 1937'de Zwicky garip bir fenomen keşfetti: Geç gelen gökada kümelerini inceledikten sonra, gökada kümesinde bulunan toplam madde kütlesinin, görünür maddenin toplam kütlesinin 400 katı olduğunu keşfetti.
1970 lerde, Yedirmek (Vera Rubin), galaksinin merkezinden ne kadar uzakta olursa, galaksinin dönüş hızı eğrisinin azalmadığını buldu. Daha önceleri, insanlar bir galaksinin kütlesinin çoğunun çekirdek alanda yoğunlaştığına ve galaksideki nesnelerin dönüş hızının mesafe arttıkça yavaşlaması gerektiğine inanıyordu.Aynı güneş sisteminde olduğu gibi, kenar nesnelerin dönüş hızı, merkezi gök cisiminden daha yavaş. . Bu çelişki, galaksiyi saran ve galaksinin kenarlarının ötesine uzanan şey olan galakside eksik kütle olduğunu ortaya koymaktadır. Karanlık madde halo . Ama bugüne kadar karanlık maddenin ne olduğunu bilmiyoruz.
9
100 yıl önce, sadece bir gezegen sistemi biliyorduk - içinde yaşadığımız güneş sistemi. Zamanla bazı gökbilimciler, yakınlardaki belirli yıldızların yörüngelerinin hafif salınımının, çevrelerinde gezegenlerin olması gerektiğini gösterdiğine inanıyor.
Ancak 20. yüzyılın sonuna kadar (daha kesin olarak 9935 gün önce) gökbilimciler güneş sisteminin dışındaki ilk gezegeni doğruladılar. O zamandan beri bilim adamları, 3.700'den fazla dış gezegenin farklı yollarla keşfedildiğini doğruladılar. Bu dış gezegenler, 6 kütle (boyut) ve 3 sıcaklığa göre 18 kategoriye ayrılır.
Bilim adamları, bu dış gezegenlerin doğasını incelemenin yanı sıra, bu farklı dünyalardaki yaşamın varlığına dair ipuçları bulabileceklerini umuyorlar.
10
Yıldızın içini "göremeyiz". Güneş fotosferiyle ilgili görüşümüz yaklaşık 500 kilometre derinliğe kadar uzayabilir, ancak güneşin yaklaşık 700.000 kilometre yarıçapına kıyasla, daha gidecek çok yolumuz var. Bu nedenle, yıldızların içi her zaman teorik astrofizikçilerin ancak dahil olabileceği bir alan olmuştur.
Ancak son birkaç on yılda iki ilerleme oldu. İlki, güneş nötrinolarının tespit edilmesinden gelir. 1930'da Pauli (Wolfgang Pauli) nötrinoların varlığını ilk kez tahmin etti, ancak doğrulanması 25 yıl sürdü. Bunun nedeni, nötrinoların maddeyle neredeyse hiç etkileşime girmemesi ve bu nedenle tespit edilmelerinin çok zor olmasıdır.
Güneş ve diğer yıldızların içindeki bir dizi nükleer reaksiyon hidrojeni helyuma dönüştürür ve aynı zamanda nötrinolar üretir. Vücudumuzdan her saniye trilyonlarca nötrino geçiyor ama biz farkında değiliz, bu çok şaşırtıcı bir gerçek. Raymond Davis Jr, güneş nötrinolarının varlığını kanıtlamaya cesaret eden ilk fizikçiydi ve Homestake altın madeninde devasa bir nötrino detektörü yaptı. 30 yılda 2000 güneş nötrinounu başarıyla yakaladı ve böylece güneş enerjisinin füzyondan geldiğini kanıtladı.
İkinci buluş, güneşin yüzeyindeki ses dalgalarını ve ses şoklarını güneşin iç kısmının özelliklerini ve hareket özelliklerini incelemek için kullanan bir disiplin olan heliosismolojiden gelmektedir.Bu, dünyanın iç yapısını yerin içindeki sismik dalgaların yayılma davranışından çıkarmaya benzer.
Bu büyük buluşların genellikle iki kategoriye ayrılabileceğini göreceğiz: biri tamamen beklenmedik bir keşif, diğeri ise uzun süredir devam eden bir kafa karışıklığına bir çözüm. Gelecekte daha büyük atılımlar yapmaya devam edeceğimize inanmak için her türlü nedenimiz var, çünkü ortaya çıkarılmayı bekleyen pek çok sorun var. Ayrıca, evrende gizli olan bu şaşırtıcı sırların keşfedilmeyi beklediğine inanıyoruz.
