határok a fiatal elmék számára

A tér nagy

könyvében, A Galaxis útikalauz stopposoknak, Douglas Adams azt mondja: “a tér nagy. A tér nagyon nagy! Csak nem hiszem el, milyen mérhetetlenül mindbogglingly nagy ez .”

ő sem viccelt! Képzeld el így. Tegyük fel, hogy az Autobahn Németországban. Ön egy Ferrari, nagyítás 300 kph (186 mph). Ha nem kellett megállnia, körülbelül 133 óra alatt, vagy 5 és fél nap alatt megkerülheti a földet. Most képzeld el, ha a Ferrari hirtelen tudna utazni a nap., Közel 4000-szer hosszabb ideig tartana eljutni a Naphoz, mint a Föld körül vezetni! Ez ~22.000 nap a Ferrariban! A legközelebbi csillagot, amely nem a nap, Alfa Centaurinak hívják. Ahhoz, hogy odaérjünk, olyan lenne, mintha közel 300 000 alkalommal vezetnénk a napot! A legközelebbi galaxis, az Andromeda közel 600 000-szer távolabb van, mint az Alpha Centauri! A legtávolabbi galaxisok, amelyeket mérek, több mint 100-szor távolabb vannak, mint az Androméda, és ahhoz, hogy a látható univerzum végére érjünk, közel 150-szer messzebb kell mennünk!,1 Mindenesetre, ha a látható univerzum végére akarsz vezetni, vagy nagyjából bárhol az űrben, nagyon hosszú időbe telik.

mérési tér Parsecs

mivel a tér olyan nagy, sok csillagász nem szereti azt mondani, hogy milyen messze vannak a dolgok mérföldekkel vagy kilométerekkel. Ehelyett olyan mérést használunk, amelyet parsec-nek hívunk. Emlékszel Alpha Centaurira, a legközelebbi csillagra? Ez 1.347 parsecs, vagy 41.560.000.000.000 (vagy 41.56 billió) kilométerre., Szeretem a parszecseket, mert számomra könnyebb használni és megérteni őket, összehasonlítva az összes nullával, amikor kilométereket használunk.

Bumpy galaxisok

elég jó, hogy a tér olyan hatalmas, vagy legalábbis azt hiszem. De honnan tudjuk egyáltalán, hogy mekkora a tér? Sokféle módon lehet mérni a dolgokat az űrben, de a galaxisoktól való távolság mérésére összpontosítok egy nagyon speciális módszerrel, az úgynevezett felületi fényerő-ingadozások (SBF) segítségével. Annak elmagyarázásához, hogyan működik az SBF, nézze meg alaposan a telefon vagy a számítógép képernyőjét, amelyen ezt olvassa., Ha a képernyő nagyon közel van az arcodhoz, akkor láthatja a képpontokat vagy az apró lámpákat, amelyek a látható képet alkotják a képernyőn. Most hátráljon el, amíg már nem látja a képpontokat.

képpontokat készíthet a képernyőn, amikor közel van, mert a képernyő csak sok pixelből áll. Hasonlóképpen, a galaxisok csak egy csomó csillag, amelyek össze vannak ütközve. Most egy galaxis nem egy telefon képernyőjén, de úgy viselkedik, hasonló módon. Amikor a galaxisok közel vannak hozzánk, nagyobb dudorokat látunk a galaxisból, mivel a galaxisok csillagai szerveződnek., Csakúgy, mint egy képernyő, amikor a galaxisok távolabb vannak, az összes csillag összeolvad, és a galaxis nagyon simának fog kinézni, hasonlóan ahhoz, ahogyan a képernyőn lévő pixelek összeolvadnak, amikor hátradőlsz. Az 1. ábrán látható, hogy egy közelebbi galaxis úgy néz ki, mint egy távolabb. Amikor ismerjük a dudorok méretét, a csillagok galaxisba szervezésének módja miatt, segít a csillagászoknak kitalálni, hogy hány csillag van a galaxisban.,

mérési dudorok

a” dudorok ” méretének méréséhez egy távoli galaxisban el kell távolítanunk a galaxis fő részét a képről, hogy a dudorokra összpontosítsunk. Ehhez egy számítógép létrehoz egy képet egy igazán sima kinézetű galaxisról, amely hasonlít arra, amelyről képet készítettünk. Ezután elkészítjük a számítógép által generált sima galaxis képet, és kivonjuk az eredeti képen látható képből, így csak a galaxis dudorai maradnak meg a 2. ábrán látható módon., Ha már csak a dudorok a képen, akkor a következő kell kitalálni valamit az úgynevezett power spectrum. A teljesítményspektrum megmutatja, hogy hány nagy dudor van egy galaxisban, összehasonlítva azzal, hogy hány apró dudor van. Ha a teljesítményspektrum azt mondja nekünk, hogy sok részletes, éles dudor van a képen, ez azt jelentheti, hogy a galaxis közelebb van hozzánk. Ha ugyanaz a galaxis távolabb van, akkor a teljesítményspektrum csak kevésbé részletes, simább dudorokat mutat a képen., Ha tudod, hogy a színe, hogy a galaxis, és hány csillag van, akkor majd kitalálni, hogy mennyi fény a meg kell látni, ha ez egy bizonyos távolságra.

színes galaxisok

képzelje el, hogy barátaival egy tábortűz körül ül, néhány finom mályvacukrot pörkölve. Gondolkozott már azon, hogy miért vannak a tűz egyes részei vörösek,néhány narancssárga, néhány sárga, néhány fehér? Ennek oka az, hogy a tűz hűvösebb részei vörösnek tűnnek, a melegebb részek narancssárganak, a melegebb részek sárgának tűnnek, a legmelegebbek pedig fehérek. Ha elég meleg lenne a tűz, akkor még kéknek is tűnhet (de nagyon rossz napégést is okozna). A galaxisok ugyanúgy vannak., Csakúgy, mint a tűz, amikor a galaxisok hidegebb csillagokat tartalmaznak, vörösnek tűnnek. Ha melegebb csillagokat tartalmaznak, kékebbnek tűnnek. Amikor ismerjük a galaxis színét, tudjuk, milyen melegek a csillagok. A galaxis színéből kiderül, hogy mennyi fényt hoznak létre a galaxis csillagai. Miután tudjuk, hogy mennyi fényt hoz létre minden csillag, ha tudjuk, hogy hány teljes csillag van, kitalálhatjuk, hogy a galaxisnak milyen fényesnek kell lennie egy bizonyos távolságban.

A színek és a dudorok együttesen adhatnak távolságot

Képzeld el, hogy egy tábortűz közelében ülsz., Ha közvetlenül a tűz mellett vagy, érzed a melegét, és talán még elég fényed is van ahhoz, hogy könyvet olvashass. De képzeld el, hogy elkezdesz elmenni a tűzből. Gyorsan hidegebbnek érzi magát, és hamarosan túl sötét lesz ahhoz, hogy elolvassa, amit a 3. ábrán láthat. A tűz úgy fog kinézni, mintha csak egy szín lenne, egy csomó szín helyett. Ez nem azért van, mert a tűz kialszik, vagy azért, mert most egy szín, hanem azért, mert távolabb van a tűztől., Ha gondosan összehasonlította a tűz kinézetét, amikor mellette van azzal, ahogyan messziről néz ki,kiszámíthatja, hogy milyen messzire mentél. Csakúgy, mint egy tábortűznél, kevesebb fényt és részletet látunk a Galaxisokból, minél messzebb vannak.

a galaxis bumpiness attól függ, hogy milyen messze van, és a színe, ezért mindkét típusú adatra szükség van. A galaxis színe elárulja, milyen forróak a csillagok és mennyi fényt termelnek. Ha már tudjuk, milyen forróak a csillagok és mekkora a galaxis dudorai, akkor kideríthetjük, hány csillag van abban a galaxisban, és mennyi fényt hoz létre a galaxis., Innen a csillagászok végre kiszámíthatják a galaxis távolságát a Földtől, mivel tudják, milyen fényesnek kell lennie a galaxisnak, ha egy bizonyos távolságra van, ugyanúgy, mint ahogyan meg tudná mérni, milyen messzire mentél a tűzből érkező fény összehasonlításával.

miért fontosak a távolságok?

sok oka van a galaxisok távolságának mérésére, annak ellenére, hogy sok munka lehet., Ha nem ismerjük a galaxis távolságát, nem tudjuk kitalálni, hogy mekkora a galaxis, nem tudnánk, milyen nagy a galaxis fekete lyuk, vagy mennyi dolog van abban a galaxisban, oly sok dolog között. Nagyon nehéz tesztelni a csillagászok más hűvös elméleteit, például a sötét anyag elméleteit, a sötét energiát és az univerzum más rejtélyeit, ha nem tudjuk, milyen messze vannak a dolgok! Ha soha nem találjuk ki, hogyan mérjük meg a távolságokat az űrben, akkor nem tudnánk megérteni, hogy mi az univerzum valójában.,

azt is megkérdezték: “miért fontos tudni, hogy milyen az univerzum?”Fontos megérteni, hogyan működik az univerzum, mert amikor ezt tesszük, felhasználhatjuk ezt a tudást, hogy csodálatos dolgokat hozzunk létre és tegyünk. Több mint 300 évvel ezelőtt Sir Isaac Newton rájött, hogy a bolygók hogyan keringenek a Nap körül. Ez maga is nagyon jó felfedezés volt,de a legtöbb ember nem veszi észre, hogy ennek a felfedezésnek a létrehozásakor a kalkulust is fejlesztette4., Calculus egy olyan típusú matematika, amely segített az embereknek kitalálni a dolgokat, mint a műholdak, számítógépek, telefonok, az internet, és eszközök az orvosok, hogy életeket mentsen! Még az étel, amit eszel és a ruhák is ott vannak, mert a tudósok hűvös felfedezéseket tettek arról, hogyan működik az univerzumunk.

tehát tudjuk, hogy fontos a távolság megértése az űrben, mert ez az információ segít megtanulni, hogyan működik az univerzum. De miért fontos az SBF használata? Ha emlékszel, milyen nagy a tér, és hogy minden szuper messze van, nagyon nehéz megmérni a távolabbi galaxisok távolságát., Tudjuk, hogy néhány galaxis milyen messze van, de általában azok, amelyekről tudunk, nagyon közel vannak a Földhöz. Ha meg akarjuk mérni a távolabbi galaxis távolságát, összehasonlíthatjuk annak színét és bumpiness-jét azokkal a Galaxisokkal, amelyek közelebb vannak, majd távolságmérést végezhetünk ezekből az adatokból. Tehát az SBF megadhatja nekünk a távolságot egy galaxishoz, amelyet egyébként nem tudtunk volna mérni.

Tehát mi a következő lépés?

mivel sok munkát igényel, az SBF-et csak néhány galaxisban végezték el., Sok új távcső lesz a jövőben, sok képet készít, így sokkal több kép lesz, mint most. Olyan számítógépes programokon dolgozom, amelyek sokkal gyorsabbá teszik a képek elemzését és a távolságméréseket, hogy a csillagászok a lehető legtöbb galaxisig mérhessék a távolságokat!

Glossary

Alpha Centauri: a naprendszerünk legközelebbi csillaga. Ez 1, 37 parsecs vagy 41, 53 billió kilométer a Földtől.

galaxis: egy csomó csillag, talán még billió, hogy minden összeáll, és a pályán egymás körül.,

Andromeda galaxis: az egyik legközelebbi galaxis a saját galaxisunkhoz, a Tejúthoz.

Parsec: oly módon, hogy a csillagászok leírják a távolságokat az űrben. Az egyik parsec megegyezik a 30, 86 billió kilométerrel.

felületi fényerő-ingadozások (SBF): mennyire göröngyös fény jelenik meg egy galaxis képében egyik helyről a másikra. Ez az, amit mérünk, hogy segítsen meghatározni a galaxis távolságát.

Pixel: egy nagyon kicsi fény, amely a képernyő egyetlen része. A TV sok pixelből áll együtt.,

teljesítményspektrum: ez információt nyújt a galaxis képében látható összes dudor méretéről.

Galaxy Color: a galaxis színe megmutatja, milyen meleg a csillagok a galaxisban.

Calculus: the super useful Mathes Isaac Newton involved and used to do astronomy.

összeférhetetlenség

a szerző kijelenti, hogy a kutatást olyan kereskedelmi vagy pénzügyi kapcsolatok hiányában végezték, amelyek potenciális összeférhetetlenségnek tekinthetők.

lábjegyzetek

1 az összes számomat ezen a weboldalon kaptam: https://www.wolframalpha.com/., Csak írja be egy csillag vagy galaxis nevét, amelyről többet szeretne tudni.

2 http://www.gemini.edu/ egy olyan weboldal, ahol többet megtudhat a Gemini teleszkópról.

3 Ez a weboldal többet tud mondani a Hubble-ről: http://hubblesite.org/

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