Grænser for Unge Sind

rummet er stort

i sin bog, The Hitchhikers Guide to the Gala .y, siger Douglas Adams, “rummet er stort. Rummet er virkelig stort! Du ville bare ikke tro, hvor meget enormt mindbogglingly stort det er .”

han var heller ikke sjov! Forestil dig det på denne måde. Lad som om du er på Autobahn i Tyskland. Du er i en Ferrari, zoome på 300 kph (186 mph). Hvis du ikke skulle stoppe, kunne du gå rundt om jorden om 133 h eller 5 og en halv dag. Forestil dig nu, om din Ferrari pludselig kunne rejse til solen., Det ville tage næsten 4.000 gange længere tid at komme til Solen end at køre rundt om jorden! Det er ~22.000 dage i Ferrari! Den nærmeste stjerne, der ikke er solen, hedder Alpha Centauri. For at komme dertil ville det være som at køre til solen næsten 300.000 gange! Den nærmeste galakse, Andromeda, er næsten 600.000 gange længere end Alpha Centauri! De fjerneste galakser, jeg måler, er over 100 gange længere end Andromeda, og for at komme til slutningen af det synlige univers, skal du gå næsten 150 gange længere end det!,1 alligevel, hvis du ville køre til slutningen af det synlige univers, eller stort set hvor som helst ude i rummet, ville det tage meget lang tid.

Måleplads med Parsecs

fordi rummet er så stort, kan mange astronomer ikke lide at sige, hvor langt væk ting bruger miles eller kilometer. I stedet bruger vi en måling, som vi kalder en parsec. Kan du huske Alpha Centauri, den nærmeste stjerne? Det er 1.347 parsecs, eller 41,560,000,000,000 (eller 41,56 billioner) kilometer væk., Jeg kan godt lide parsecs, fordi de for mig er lettere at bruge og forstå sammenlignet med alle de nuller, der er, når vi bruger kilometer.

ujævne galakser

det er ret cool, at rummet er så stort, eller i det mindste tror jeg det. Men hvordan ved vi endda, hvor stor plads der er? Der er mange forskellige måder at måle ting på i rummet, men jeg fokuserer på at måle afstand til galakser ved hjælp af en meget speciel metode kaldet surface brightness fluktuations (SBF). For at forklare, hvordan SBF fungerer, skal du kigge nærmere på den telefon eller computerskærm, du læser dette på., Hvis skærmen virkelig er tæt på dit ansigt, vil du kunne se pi .els eller de små lys, der udgør det billede, du ser, på skærmen. Nu, tilbage væk, indtil du ikke længere er i stand til at se pi .els.

Du kan lave pi .els på din skærm, når den er tæt, fordi din skærm kun består af mange pi .els. Tilsvarende er galakser bare en flok stjerner klumpet sammen. Nu er en galakse ikke en telefonskærm, men den opfører sig på en lignende måde. Når galakser er tæt på os, ser vi større buler, der kommer fra den galakse på grund af, hvordan galakserne stjerner er organiseret., Ligesom en skærm, når galakser er længere væk, blander alle disse stjerner sammen, og galaksen vil se rigtig glat ud, ligesom pi .els på en skærm blandes sammen, når du læner dig tilbage fra den. I Figur 1, Du kan se, hvordan en tættere galakse ser bumpier end en, der er længere væk. Når vi kender størrelsen på bulerne, på grund af den måde, stjerner er organiseret i en galakse, hjælper det astronomer med at finde ud af, hvor mange stjerner galaksen har.,

Måling af Bump

for At måle størrelsen af “bump” i et langt væk galakse, vi er nødt til at fjerne den største del af galaksen fra billede til at fokusere på de bump. For at gøre dette skaber en computer et billede af en virkelig glat udseende galakse, der ligner den, vi har taget et billede af. Vi tager derefter det glatte Gala .y-billede, der blev genereret af computeren, og trækker det fra billedet i vores originale billede, hvilket kun efterlader galaksens buler som vist i figur 2., Når vi kun har bumpene i vores billede, skal vi Næste finde ud af noget, der hedder po .er spectrum. Strømspektret fortæller os, hvor mange store buler en galakse har, sammenlignet med hvor mange små buler den har. Hvis strømspektret fortæller os, at der er mange detaljerede, skarpe buler i billedet, kan det betyde, at Galaksen er tættere på os. Hvis den samme galakse er længere væk, vil effektspektret kun vise mindre detaljerede, glattere stød i billedet., Hvis du kender farven på den galakse og hvor mange stjerner den har, kan du derefter finde ud af, hvor meget lys du skal se, om det er en vis afstand væk.

Farverige Galakser

Forestil dig, at du er med dine venner sidder omkring et lejrbål, ristning nogle lækre skumfiduser. Har du nogensinde spekuleret på, hvorfor nogle dele af ilden er røde, nogle er orange, nogle er gule og nogle hvide? Dette skyldes, at køligere dele af ilden ser røde ud, varmere dele ser orange ud, endnu varmere dele ser gule ud, og de hotteste er hvide. Hvis du kunne få ilden varm nok, ville den endda begynde at se blå ud (men det ville også give dig en meget dårlig solskoldning). Galakser er på samme måde., Ligesom ild, når galakser indeholder koldere stjerner, ser de røde ud. Når de indeholder varmere stjerner, ser de blåere ud. Når vi kender farven på en galakse, ved vi, hvor varme stjernerne er. Fra galaksens farve kan vi finde ud af, hvor meget lys stjernerne i en galakse skaber. Når vi ved, hvor meget lys hver stjerne skaber, hvis vi ved, hvor mange samlede stjerner der er, kan vi finde ud af, hvor lys galaksen skal være i en bestemt afstand.

farve og bump sammen kan Give Afstand

Forestil dig, at du sidder tæt på et lejrbål., Når du er lige ved siden af ilden, kan du føle dens varme, og du har måske endda nok lys til at læse en bog. Men forestil dig at du begynder at gå væk fra ild. Du vil hurtigt føle dig koldere, og snart bliver det for mørkt til at læse, som du kan se i figur 3. Branden vil også se ud som om det kun er en farve, i stedet for en flok farver. Det er ikke fordi ilden går ud, eller fordi den nu er en enkelt farve, men fordi du er længere væk fra ilden., Hvis du omhyggeligt sammenlignede den måde, ilden ser ud, når du er ved siden af den med den måde, den ser ud fra langt væk, kan du beregne, hvor langt du gik. Ligesom med et lejrbål ser vi mindre lys og detaljer fra galakser, jo længere væk de er.

en galakses bumpiness afhænger både af, hvor langt væk den er, og dens farve, hvorfor begge typer data er nødvendige. Farven på en galakse fortæller os, hvor varme stjernerne er, og hvor meget lys de producerer. Når vi ved, hvor varme stjernerne er, og størrelsen på galaksens buler, kan vi finde ud af, hvor mange stjerner der er i den galakse, og hvor meget lys galaksen skaber., Derfra kan astronomer endelig beregne den afstand, galaksen er fra jorden, da de ved, hvor lys galaksen skal se ud, hvis den var i en bestemt afstand væk, ligesom hvordan du kunne måle, hvor langt du gik ved at sammenligne lyset, der kommer fra ilden.

Hvorfor er afstande vigtige?

Der er mange grunde til at måle afstande til galakser, selvom det kan være meget arbejde., Hvis vi ikke kender afstanden til en galakse, kan vi ikke finde ud af, hvor stor galaksen er, vi ville ikke vide, hvor stor galaksens sorte hul er, eller hvor meget der er i den galakse blandt så mange ting. Det er meget vanskeligt at teste andre seje teorier, som astronomer har, såsom teorier om mørkt stof, mørk energi og andre mysterier i universet, hvis vi ikke ved, hvor langt væk tingene er! Hvis vi aldrig finder ud af, hvordan vi måler afstande i rummet, ville vi ikke være i stand til at forstå, hvordan universet virkelig er.,

Jeg er også blevet spurgt, “Hvorfor er det vigtigt at vide, hvordan universet er?”Det er vigtigt at forstå, hvordan universet fungerer, fordi vi, når vi gør det, kan bruge den viden til at skabe og gøre fantastiske ting. For over 300 år siden regnede Sir Isaac ne .ton ud, hvordan planeterne kredser rundt om solen. Det var i sig selv en temmelig cool opdagelse, men hvad de fleste mennesker ikke er klar over, er, at han ved at gøre denne opdagelse også udviklede calculus4., Calculus er en type matematik, der har hjulpet folk med at opfinde ting som satellitter, computere, telefoner, internettet og værktøjer til læger til at redde liv! Selv den mad, du spiser, og det tøj, du bærer, er der, fordi forskere gjorde seje opdagelser om, hvordan vores univers fungerer.

så vi ved, at forståelse af afstande i rummet er vigtig, fordi disse oplysninger vil hjælpe os med at lære, hvordan universet fungerer. Men hvorfor er SBF vigtigt at bruge? Hvis du husker, hvor stor plads er, og hvordan alt er super langt væk, er det virkelig svært at måle afstanden til fjerne galakser., Vi ved, hvor langt væk nogle galakser er, men generelt er dem, vi kender til, virkelig tæt på jorden. Hvis vi ønsker at måle afstanden til en galakse, der er længere væk, kan vi sammenligne dens farve og bumpiness med de kvaliteter af galakser, der er tættere, og derefter foretage en afstandsmåling fra disse data. Så SBF kan give os afstanden til en galakse, som vi ellers ikke ville have været i stand til at måle.

så hvad er det næste?

da det kræver meget arbejde, er SBF kun blevet udført på nogle galakser., Der vil være mange nye teleskoper i fremtiden, tage masser af billeder, så vi vil have mange flere billeder, så har vi nu. Jeg arbejder på computerprogrammer, der vil gøre det meget hurtigere at analysere disse billeder og foretage afstandsmålinger, så astronomer kan måle afstande til så mange galakser som muligt!

ordliste

Alpha Centauri: den nærmeste stjerne til vores solsystem. Det er 1, 37 parsecs, eller 41, 53 billioner kilometer, fra jorden.

Gala .y: en flok stjerner, måske endda billioner, som alle klumper sammen og er i kredsløb omkring hinanden.,Andromeda Gala .y: en af de nærmeste galakser til vores egen galakse, Mælkevejen.parsec: en måde, som astronomer beskriver afstande i rummet. En parsec er den samme som 30.86 billioner kilometer.overflade lysstyrke udsving (SBF): hvordan ujævn lys vises i et billede af en galakse fra sted til sted. Det er det, vi måler for at hjælpe med at bestemme en galakses afstand.

pi .el: et meget lille lys, der er en enkelt del af en skærm. Et TV består af mange pi .els sammen.,

effektspektrum: dette giver information om størrelserne på alle de bump, vi ser på et billede af en galakse.

Gala .y Color: farven på en galakse fortæller os, hvor varme stjernerne i den galakse er.

Calculus: den super nyttige matematik Isaac ne .ton opfandt og plejede at lave astronomi.

interessekonflikt

forfatteren erklærer, at forskningen blev udført i mangel af kommercielle eller økonomiske forhold, der kunne fortolkes som en potentiel interessekonflikt.

Fodnoter

1 jeg fik alle mine numre fra denne hjemmeside: https://www.wolframalpha.com/., Indtast blot navnet på en stjerne eller galakse, du vil vide mere om.

2 http://www.gemini.edu/ er et websiteebsted, hvor du kan lære mere om Gemini-teleskopet.

3 Dette website kan fortælle dig mere om Hubble: http://hubblesite.org/

4 https://web.physics.wustl.edu/alford/general/newton.html